Уменьшение загрязнения от промышленных предприятий
Существует ряд мероприятий, направленных одновременно на уменьшение загрязнения внутренней и наружной среды. Рассмотрим некоторые из них [7]:
- уменьшение загрязнения внутренней производственной среды, которое может быть достигнуто:
1) заменой токсичных веществ, обращающихся в технологическом процессе, нетоксичными или малотоксичными, т.е. совершенствованием технологического процесса;
2) использованием выбросов для других процессов и производств, т.е. созданием малоотходных технологий;
3) герметизацией аппаратуры и коммуникаций, проведением технологических процессов в вакууме. При невозможности герметизации в местах выделения вредных веществ устраивают вентиляционные укрытия и отсосы;
4) гидроподавлением – разбрызгиванием на источник пыли воды;
5) проведением технологических процессов с выделением особо токсичных веществ в изолированных помещениях с применением роботов и манипуляторов;
- очистка технологических и вентиляционных выбросов - улавливание взвешенных частиц. Для улавливания взвешенных частиц применяются аппараты сухой и мокрой очистки.
Работа сухих аппаратов основана на использовании гравитационных, инерционных, центробежных или фильтрационных механизмов осаждения.
В электрофильтрах – сообщение взвешенные частицы получают электрический заряд и осаждаются на электроде.
В мокрых пылеуловителях используется контакт запылённых газов с жидкостью.
На рисунке 1.1 представлена схема циклона. Газопылевая смесь подводится к корпусу циклона тангенциально, поэтому частички пыли, вращаясь около внутренней поверхности корпуса, осаждаются под действием центробежных сил и удаляются снизу, а очищенный газ через расположенную в центре трубу уходит в атмосферу. Для повышения эффективности пылеулавливания применяют гидроциклоны, в которых внутренняя поверхность корпуса смачивается водой.
 1 – загрязненный поток; 2 – улов-ленная взвесь; 3 – очищенный воздух Рисунок 1.1 – Схема циклона |  1 – загрязненный газ; 2 – корпус; 3 – встряхивающее устройство; 4 – очищенный газ; 5 – рукава; 6 – распределительная решетка; 7 – пыль Рисунок 1.2 – Рукавный фильтр |
Распространёнными пылеуловителями являются матерчатые рукавные фильтры, где пыль задерживается на ворсистом материале (рисунок 1.2). Корпус фильтра представляет собой металлический шкаф, разделённый вертикальными перегородками на секции, в каждой из которых размещена группа фильтрующих рукавов. Верхние концы рукавов заглушены и подвешены к раме, соединённой со встряхивающим механизмом, внизу имеется бункер для пыли.
Более эффективными аппаратами для улавливания пыли являются электрофильтры, устанавливаемые, например, в котельных теплоэлектро-станций для улавливания сажи и золы. Схема простейшего электрофильтра, иллюстрирующая принцип его действия, представлена на рисунке 1.3. Под действием соответствующей разности потенциалов между электродами 2 и 3 создаётся коронный разряд, поставляющий в междуэлектродное пространство электроны. Очищаемый поток газов проходит через пространство между электродами, где частицы пыли заряжаются (посредством "прилипания" к ним электронов), и основная их масса оседает на осадительном электроде.
Большое распространение для очистки воздуха от взвешенных частиц получили аппараты мокрой очистки: ротоклоны, барботеры, скрубберы. На рисунке 1.4 представлена схема полого форсуночного скруббера [8]. Он представляет собой колонну круглого или прямоугольного сечения, в которой осуществляется контакт между газом и каплями жидкости.
| 1 – загрязненный поток; 2 – осадите- льный электрод; 3 - коронирующий электрод; 4 – очищенный поток; 5 - взвесь Рисунок 1.3 – Схема электрофильтра | 1 – запыленный газ; 2 – форсунки; 3 – очищенный газ; 4 – корпус; 5 – шлам Рисунок 1.4 – Схема скруббера |
Для очистки технологических и вентиляционных выбросов от газообразных примесей применяются адсорберы и абсорберы.
В адсорберах (рисунок 1.5) очищаемый поток пронизывает слой адсорбента, который связывает вредные газы и пары. Существуют адсорберы с неподвижным слоем адсорбента и с так называемым «кипящим» слоем, где адсорбент поддерживается во взвешенном состоянии. В абсорберах (рисунок 6) для очистки применяют жидкие вещества: воду или растворы солей, поглощающие газообразные примеси.
Термическая нейтрализация основана на способности горючих газов и паров, входящих в состав технологических или вентиляционных выбросов, сгорать с образованием менее токсичных веществ. Для этого используют нейтрализаторы [8,11]. Различают три схемы термической нейтрализации: прямое сжигание; термическое окисление; каталитическое дожигание.
Прямое сжигание используют в тех случаях, когда очищаемые газы обладают значительной энергией, достаточной для поддержания горения. Примером такого процесса является факельное сжигание горючих отходов. Так нейтрализуют циановодород в вертикально направленных факелах на нефтехимических заводах. Существуют схемы камерного сжигания отходов, которые можно использовать для нейтрализации паров токсичных горючих или окислителей при их сдувах из емкостей.
| 1 – сетка; 2 – адсорбент; 3 – очи- щенный поток; 4 – загрязнен- ный поток Рисунок 1.5 – Схема адсорбера | 1 – абсорбент; 2 – очищенный поток; 3 – насадка; 4 – сетка; 5 – загрязнен-ный поток; 6 – выброс в канали- зацию Рисунок 1.6 – Схема абсорбера |
Термическое окисление применяется в тех случаях, когда очища-емые газы имеют высокую температуру, но не содержат достаточно кислорода или когда концентрация горючих веществ незначительна и недостаточна для поддержания горения. В первом случае процесс термического окисления проводят в камере с подачей свежего воздуха (дожигание оксида углерода и углеводородов), а во втором – при подаче дополнительно природного газа.
Каталитическое дожигание используют для превращения токсичных компонентов, содержащихся в отходящих газах, в нетоксичные или менее токсичные путем их контакта с катализаторами. Для реализации процесса необходимо, кроме катализаторов, поддержание таких параметров газового потока, как температура и скорость газов. В качестве катализаторов используют платину, палладий, медь и др. Температуры начала каталитических реакций газов и паров изменяются в пределах 200…400°С. Объемные скорости процесса каталитического дожигания обычно устанавливают в пределах 2000…6000 ч-1 (объемная скорость – отношение скорости движения газов к объему катализатороной массы). Каталитические нейтрализаторы применяют для обезвреживания оксида углерода, летучих углеводородов, растворителей и т.п.
Уменьшение загрязнения воздушной среды может быть достигнуто и при строительстве промышленных предприятий в районах с отсутствием температурных инверсий.