Нормирование атмосферных загрязнений.

Для каждого вещества, загрязняющего атмосферный воздух, установлены два норматива:

1. максимальная разовая предельно допустимая концентрация вредного вещества в воздухе за 20-ти минутный период измерения (осредненная) – ПДК м.р., мг/м³

м.р. – максимальная разовая.

2. среднесуточная предельно допустимая концентрация, под которой понимается концентрация, осредненная за длительный промежуток времени (вплоть до года) – ПДК с.с. (среднесуточная), мг/м³

ПДК вредного вещества в атмосфере – это максимальная концентрация, отнесенная к определенному периоду осреднения (20 мин, 24 часа и т.д.), которая не оказывает ни прямого, ни косвенного вредного воздействия на человека.

При действии на организм одновременно нескольких вредных веществ, обладающих суммарным действием, сумма отношений фактических концентраций каждого из загрязняющих веществ (С, С₂, …, С_n) в воздухе и их предельно допустимых концентраций (ПДК₁, ПДК₂, …, ПДК_n) не должна превышать 1;

С₁ С₂ С_n

——— + ——— + ••• + ——— ≤ 1

ПДК₁ ПДК₂ ПДК_n

Чтобы в воздухе концентрации загрязняющих веществ не превышали ПДК, для каждого источника загрязнения устанавливается предельно допустимый выброс (ПДВ)

ПДВ – максимально допустимое к выбросу в воздух количество загрязняющих веществ данным источником загрязнения в единицу времени.

ПДВ (г/с) определяется как произведение коэффициента метеорологического разбавления К_р (м³/с) на значение ПДК (г/ м³) химических веществ, содержащихся в выбрасываемом в атмосферу газе.

ПДВ = К_р ∙ ПДК

К_р – коэффициент разбавления – объем чистого воздуха, необходимый для разбавления выбрасываемого в 1с загрязняющего вещества до концентрации, допускаемой нормы (до ПДК).

Очистка выбросов в атмосферу от вредных частиц

Очистка газов может быть:

1. механической – очистка от твердых частиц и капелек жидкости;

2. сорбционной;

3. очистка, основанная на химическом превращении вредных газов в безвредные – каталитическое окисление, термическое разложение и т.п.

Механическая очистка газов.

Предназначена для выделения из промышленных выбросов твердых частиц. В практике газоочистки известны разнообразные методы и аппараты удаления пыли и вредных газов.

Устройства для очистки газов от твердых частиц можно разделить на следующие группы:

1. Аппараты сухой очистки воздуха, в которых пыль отделяется от газов под действием силы тяжести, инерции (инерция – т.е. тело находится в состоянии покоя или движется равномерно и прямолинейно, если на него не действуют др. тела) или центробежной силы (пылеосадительные камеры, инерционные плеуловители, циклоны).

Циклоны рекомендуется использовать для предварительной очистки газов, и устанавливаются перед фильтрами и электрофильтрами.

2. Аппараты мокрой очистки газов, в которых твердые частицы улавливаются жидкостью (промывные башни, скоростные газопромыватели и т.д.). Имеют широкое распространение, т.к. характеризуются высокой эффективностью очистки от частиц мелкодисперсной пыли с размером более 0,3-1,0мкм, а также возможностью очистки от пыли горячих и взрывоопасных газов. Принцип их действия основан на осаждении частиц пыли на поверхности капель или пленки жидкости, в качестве которой используется либо вода, либо хим. раствор. Наиболее распространенными апп-ми мокрой очистки являются скрубберы Вентури (форсуночные, центробежные и др. скрубберы).

Недостатки работы мокрых пылеуловителей:

а). Образование большого количества шламонакопительных стоков, для обработки которых требуется спец. оборудование;

б). Наличие в очищенных газах капель жидкости с частицами пыли, забивающие газоходы и дымососы.

3. Аппараты фильтрационной очистки – предназначены для тонкой очистки газов за счет осаждения частиц пыли на поверхности пористых фильтрующих перегородок. По типу перегородки фильтры делятся на:

· Фильтры с зернистым слоем (неподвижные свободно насыпанные зернистые материалы - песок, стекло и т.д.). Используются для очистки от пыли механического происхождения, они просты в эксплуатации и дешевы.

· Фильтры с гибкими пористыми перегородками (ткани, войлоки и др.). Широко используются для тонкой очистки газов от примесей. Их основные недостатки – малая термостойкость, низкая прочность.

· Фильтры с полужесткими пористыми перегородками (вязанные и тканые сетки, могут изготавливаться из стали, меди и др. металлов). Могут работать в широком диапазоне Т и в агрессивных средах.

· Фильтры с жесткими пористыми перегородками, изготавливаются из пористой керамики, металлов. Обладают высокой прочностью, коррозионной стойкостью, жаростойкостью, находят широкое применение для очистки горячих газов и жидкостей, выбросов дыма, кислот, тумана.

4. Аппараты электрофильтрационной очистки газов предназначены для очистки больших объемных расходов газа от пыли. Принцип действия основан на осаждении частиц пыли в электрическом поле (осаждаются на спец. электродах).

Пылеулавливатель выбирают с учетом степени запыленности газа, измельчанности частиц и требований к очистке газа.

Эффективность очистки характеризуется так называемой эффективностью по массе или коэффициентом улавливания. Этот коэффициент показывает, какая доля общей массы частиц будет улавливаться, т.е. является обобщенным параметром, отражающим эксплуатационные качества газоочистного устройства.

Свх – Свых

Э = —————— ∙ 100, %

Свх

Эффективность определяют по отношению разности количества твердых частиц на входе в пылеуловитель и выходе из него к их количеству на входе, %.

Сорбционная очистка газов

Предназначена для удаления из промышленных выбросов парообразных и газообразных примесей.

Сорбциейназывается поглощение твердым телом (адсорбция) или жидкостью (абсорбция) вещества из окружающей среды.

Очистка газовых выбросов методом абсорбции заключается в разделении газовоздушной (среды) смеси на составные части путем поглощения одного или нескольких газовых компонентов (абсорбтивов) этой смеси жидким поглотителем (абсорбентом) с образованием раствора.

Состав абсорбента выбирают из условия растворения в нем поглощаемого газа, например, для удаления из технологических выбросов таких газов, как аммиак (NН₃), NО_х, хлористый водород (НCl) целесообразно применять в качестве поглотительной жидкости воду, для улавливания ароматических у/в – вязкие масла, для очистки газов от SО₂, Н₂S и метилмеркаптана их нейтрализуют раствором щелочи, в результате чего получают соль:

SО₂ + 2NаОН = Nа₂SО₃ + Н₂О

Установки метода абсорбции наз. абсорберами.

Достоинства: непрерывность ведения технологического процесса, экономичность очистки.

Недостатки: 1. громоздкость оборудования,

2. необходимость создания систем жидкостного орошения,

3. в процессе работы образуется большое кол-во отходов, состоящих из смеси пыли, поглощающей жидкости, вредных примесей, которые подлежат дальней транспортировке и утилизации, что удорожает процесс очистки.

При адсорбционных методах очистки газы поглощаются твердыми пористыми веществами.При этом молекулы газа прилипают к поверхности твердого тела под действием межмолекулярных сил притяжения (силы Вандер-Ваальса).

Адсорбция рекомендуется для очистки газов с невысокой концентрацией вредных компонентов.

В качестве адсорбентов применяют активированные угли, силикагель, цеолиты.

Эффективность процесса зависит от пористости адсорбента.

Адсорбенты характеризуются величиной поглотительной способности – величиной адсорбции (а, г/100г) по конкретному веществу. Поглощающая способность определяется наличием в его объеме большого кол-ва пор различного размера. Величина адсорбции зависит от свойств адсорбента и поглощаемого вредного вещества (адсорбтива). Кроме того, величина адсорбции зависит от внешних условий: давления пара вредного вещества в очищаемом газе и температуры.

С увеличением Р вредного в-ва в газе растет величина адсорбции. С увеличение Т происходит снижение адсорбционной способности ак. угля.

Процессы сорбции проводят в аппаратах с неподвижным, движущимся и псевдоожиженным (кипящим) слоем сорбента в установках периодического и непрерывного действия. Аппараты выполняются в виде вертикальных, горизонтальных и кольцевых емкостей, заполненных пористым адсорбентом, ч/к проходит поток очищаемого газа. Выбор конструкции определяется расходом очищаемого газа, размером частиц адсорбента, требуемой степени очистки и др. факторами.

Наибольшее распространение получили адсорберы периодического действия, в которых период очистки газов чередуется с периодом регенерации твердого адсорбента (выдувается воздухом).