Методы защиты атмосферы, их классификация.

Методы защиты атмосферы, их классификация.

Активные - они предусматривают экологизацию технологических процессов, т.е. создание безотходных технологий, создание замкнутых технологических циклов (редко).

Пассивные методы делятся на:

1) ограничение выбросов:

- усовершенствование топлива и замена другим видом;

- обеспечение более полного сгорания топлива;

- предварительная очистка сырья от летучих примесей;

- повышение роли безотходных источников энергии (АЭС, солнечная, ветровая).

2) рассредоточение, локализация и рассеивание выбросов

- выбор производится на стадии проектирования, строительства объекта выброса;

- нельзя строить в местах застоя воздуха;

- на определенном расстоянии от жилых зон с учетом розы ветров;

- д. б. минимальное количество дней в году, в которые ветер дует от предприятия к городу;

- расположение производственных и жилых зданий должны способствовать сквозному проветриванию;

- при компоновке зданий около магистрали следует: в центре больницы, дет. сады...

Локализация - это устройство вытяжных шкафов для удаления ЗВ. Централизация - несколько мелких источников объединяют в один крупный источник для наиболее эффективной работы очистных сооружений (низкая стоимость очистки воздуха). Рассеивание - выброс ЗВ в верхний слой атмосферы через трубы и дальнейшее его разбавление с чистым (наиболее опасен из низких труб). Рассредоточение – расположение предприятий на территории с учетом расположения города, розы ветров (на стадии проектировния).

3) устройство санитарно-защитных зон:

- для снижения воздействия предприятий на окружающую среду вокруг них делаются санитарно-защитные зоны;

Санитарно-защитная зона- это полоса земли, которая отделяет предприятие от жилой застройки. Ширина зависит от мощности, объема выбросов, концентрации выбросов, создаваемого шума. Территория санитарно-защитных зон должна быть обязательно озеленена (>=60% от площади) и благоустроена (кроме больниц, парков, стадионов...)

4) очистка выбросов - это улавливание ЗВ из отходящих газов.

Все выбросы делятся на парогазовые и аэрозольные выбросы, на производстве всегда производится очистка от пыли затем от газов.

Очистка от пыли: -сухие методы (пылеосадительные камеры, пылеуловители (инерционные, динамические, вихревые), циклоны, фильтры (волокнистые, тканевые, зернистые, керамические)); -мокрые методы (газопромыватели (полые, насадочные, тарельчатые, ударно-инерционные, центробежные, механические, скоростные)); -электрические методы (сухие и мокрые электрофильтры).

Очистка от туманов и брызг: - фильтры туманоуловители; - сетчатые брызгоуловители.

 

Методы обеспыливания воздуха. Основные технические показатели пылеуловителей.

Для очистки от пыли используют сухие и мокрые пылеуловители, а также сухие и мокрые электрофильтры. Выбор метода и аппарата для улавливания аэрозолей зависит от дисперсного состава (размера частиц, находящихся в воздухе), эффективности, расхода или производительности аппарата.

Эффективность улавливания или степень очистки - выражается количеством уловленного материала, поступившего в газоочистной аппарат с газовым потоком за определенный период времени. (G₁, G₂- массовый расход (концентрация) частиц пыли, содержащихся в газе на входе и на выходе из аппарата [кг/ч]).

В основе работы сухих аппаратов лежат гравитационные, инерционные и центробежные механизмы осаждения или фильтрационные механизмы. К основным аппаратам сухой очистки относятся: пылеосадительные камеры, циклоны, фильтры, электрофильтры.

«+»- температура выбросов после очистки достигает до 50()°С (есть возможность утилизации):

- при выбросе горячих газов улучшается их рассеивание в атмосфере;

- отсутствие потребления воды и образования сточных вод;

- возможность возвратить уловленную пыль обратно в производство.

«-» - возможная конденсация паров на стенках аппарата, что приводит к коррозии стенок и образование трудно улавливаемых отложений пыли;

- трудности с удалением уловленной пыли (возможность вторичного загрязнения воздуха).

 

Центробежные пылеуловители.

К ним относятся различные типы циклонов и вихревые пылеуловители.

Циклон. Получили наибольшее распространение в промышленности (для улавливания золы на ТЭС, на деревообрабат-их заводах). η=90%, d>10мкм.

«+» -отсутствие движущихся частей в аппарате;

-надежность работы при высоких температурах (до 500°C)-при работе с более высокими °t изготовляются из спец. материалов;

-возможность улавливания абразивных материалов (внутренняя поверхность циклона обрабатывается спец.покрытием);

-постоянное гидравлическое сопротивление;

-хорошая работа при высоких давлениях газа;

-простота изготовления.

«-» -низкая эффективность при улавливании частиц меньше 5мкм;

-высокое гидравлическое сопротивление (1,2-1,5кПа).

1-входной патрубок

В циклоне происходит спиралеобразное закручивание потока, в результате чего частицы отбрасываются к стенкам и постепенно опускаются в бункер 2. ОВ через выходное отверстие 3 выбрасывается в атмосферу. Частицы аэрозоли движутся вдоль результирующей силы Fp и прижимаются к внутренним поверхностям корпуса (трубы) и по этой поверхности скользят вниз и попадают в пылесборник. Периодически нижняя часть пылесборника открывается и таким образом удаляется пыль, на это время заслонку на патрубке закрывают. Эффективность улавливания частиц пыли в циклоне прямо пропорциональна скорости газа в степени ½ и обратно пропорциональна диаметру аппарата.

Для увеличения центробежной силы Fц необходимо (для повышения эффективности):

- увеличивать скорость пылевоздушной струи;

- уменьшать диаметр циклона.

Из практики известно, что скорость струи должна быть от 15 до 18 м/с. Отношение высоты циклона к D д.б. 2/3.

При больших расходах очищенных газов применяются групповые/батарейные циклоны – это позволяет не увеличивать D циклона. Запыленный газ входит в общий коллектор и распределяется по циклонам (работают параллельно).

Вихревые пылеуловители. Η<90%, d>2мкм.

Основным отличием от циклонов является наличие вспомогательного закручив-ся потока. В аппарате соплового типа запыленный газовый поток подается снизу аппарата и закручивается при помощи лопаточного завихрителя. Закрученный газовый поток движется вверх, при этом подвергаясь действию нескольких струй вторичного газа. Вторичный газ подается из тангенциально расположенных сопел вверху аппарата. Под действием центробежных сил частицы отбрасываются к периферии корпуса аппарата, а оттуда в создаваемый струями поток вторичного газа, направляющий их вниз в кольцевое межтрубное пространство. Кольцевое межтрубное пространство вокруг входного патрубка оснащено подпорной шайбой, обеспечивающей спуск пыли в бункер.

1-камера; 2-выходной патрубок; 3-сопла;

4-лопаточный завихритель; 5-входной патрубок; 6-подпорная шайба;

7-пылевой бункер.

 

Электрофильтры.

Электрофильтр - наиболее современный пылеулавливающий аппарат. η=99-99,5%, d=0,01-100мкм. температура очищ-го газа до 450°C.

В электрофильтре используется высоковольтное электростатическое поле. Напряжение на электродах до 50 кВ. Частицы проходят через 2 зоны. В 1-й зоне частица приобретает Эл. потенциал (заряжается), во 2-й зоне заряженная пыль движется к противоположенному электростатическому заряду и оседает на нем. Поэтому для очистки воздуха от пыли используется 3 вида сил: сила тяжести; сила воздушного напора и электростатическая сила.

По конструкции они м.б. вертикальными игоризонтальными.

1 – коронирующий электрод

2 – осадительный электрод

3 – бункер

4 – источник напряжения

 

При подаче высоковольтного напряжения между коронирующим и осадительным электродами создается электростатическое поле высокой напряженности. При поступлении загрязненного воздуха через патрубок образуется ламинарная струя (поток), которая движется ветрикально вверх через электростатическое поле. При этом на частицу действуют силы: G, Fh, и Рэл.ст.. При этом Fh превышает G на несколько процентов. При такой схеме сил частица отклоняется от вертикальной оси и движется в сторону осадительного электрода и прилипает к внутренней поверхности трубы. Происходит передача отрицательного заряда частицам пыли и их осаждение на осадительных электродах. Регенерация фильтра осуществляется встряхиванием.

«-» большой расход энергии (0,36-1,8 МДж на 1000 м³ газа).

Чем выше напряженность поля и ниже скорость газа в аппарате, тем лучше улавливание пыли.

 

 

Процеживание и отстаивание.

Процеживание - это процесс пропускания сточных вод через решётки и сита перед более тонкой очисткой

- решётки улавливают примеси не менее 10-20 мм, решётки периодически очищают;

- эффективность работы не более 70%

- процеживание используется только для предварительной очистки СВ

- в некоторых областях используют сита с размером ячеек до 1 мм, которые позволяют удалять вещества 0,5-1 мм.

С помощью расчёта осуществляется подбор решётки, и определяются потери напора в ней.

Отстаивание - это осаждение грубодисперсных примесей под действием силы тяжести.

Используются:

1) песколовки, применяются для удаления минеральных частиц и песка (0,15-0,25 мм). Песколовка - это резервуар с тропецеидальным или треугольным основанием (<0,3м/с, эффективность не более 95%).

Бывают: - вертикальные (движение снизу вверх); - горизонтальные; -аэрируемые.

Н = 0,25 – 2 м

v = 0,15 -0,3 м/с

l = 12-15 м

В = 3 – 4,5 м

Длина рабочей части:

L = (1000*k_s*H_s*υ_s)/ u_s, где:

H_s -расчётная глубина песколовки, k_s – к-т, принимаемый в зависимости от типа песколовки, υ_s – скорость движения воды в песколовке, u_s – гмдравлическая крупность (14 – 24 мм/с)

 

2) отстойники.

По конструктивному исполнению: горизонтальные, вертикальные, радиальные, трубчатые и с наклонными пластинами. По назначению: первичные, - вторичные.

Горизонтальные – прямоугольные резервуары, имеющие 2 и более одновременно работающих отделения.

1 – входной латок;

2 – выходной лоток;

3 – камера отстаивания;

4 –лоток для удаления всплывших примесей.

Q – более 15 000 м³/ сут

Н =1,5 – 4 м, L = 8 -27м, В = 3-6 м, v =0,01 м/с.

η= 60%.

Вертикальные – круглые в плане резервуары, диаметром 4, 6, 9м с коническим днищем. Сточную воду подводят по центру к трубе, и после поступления внутрь она движется снизу вверх.

1- центральная труба;

2- жёлоб для отверстия;

3- цилиндрическая часть;

4- коническая часть.

Q – менее 20000 м³/ сут;

Диаметр – 4, 6, 9; высота- 4 -5 м, скорость – 0,5 – 0,6 м/с.

 

Радиальные – круглые в плане резервуары, вода поступает через центр трубы и движется от центра к периферии.

1- желоб;

2- распределительное устройство;

3- скребковый механизм;

Q – более 20000 м³/ сут;

Высота – 1,5–5 м, диаметр – 16 – 60 м.

Расчёт отстойника производиться по кинетике выпадения взвешенных веществ с учётом необходимого эффекта осветления. Расчётом определяется гидравлическая крупность, по которой рассчитываются параметры отстойника.

 

Увеличить эффективность осаждения можно:

- увеличив размеры частиц коагуляцией; - уменьшая вязкость воды (например, нагреванием); - увеличив площадь отстаивания.

 

3) нефтеловушка

1- корпус;

2- слой нефти;

3- труба для сбора нефти (жира);

4- перегородка для удержания всплывших нефтепродуктов;

5- приямок для осадков

Степень очистки менее 70%. Для увеличения эффективности снизу подают воздух. Рассчитываются как отстойники с учётом гидравлической крупности всплывающих частиц.

 

- осветлители, применяются для очистки природных вод и для предварительного осветления СВ. в осветлителях создается взвешенный слой осадка через который фильтруются СВ.

Процесс отстаивания используется и для очистки частиц, имеющих плотность меньше, чем плотность воды, такие частицы всплывают и убираются с поверхности отстойника (жироловушки и нефтеловушки). Эффективность для нефти 96-98% для жира не более 70%..

Методы защиты атмосферы, их классификация.

Активные - они предусматривают экологизацию технологических процессов, т.е. создание безотходных технологий, создание замкнутых технологических циклов (редко).

Пассивные методы делятся на:

1) ограничение выбросов:

- усовершенствование топлива и замена другим видом;

- обеспечение более полного сгорания топлива;

- предварительная очистка сырья от летучих примесей;

- повышение роли безотходных источников энергии (АЭС, солнечная, ветровая).

2) рассредоточение, локализация и рассеивание выбросов

- выбор производится на стадии проектирования, строительства объекта выброса;

- нельзя строить в местах застоя воздуха;

- на определенном расстоянии от жилых зон с учетом розы ветров;

- д. б. минимальное количество дней в году, в которые ветер дует от предприятия к городу;

- расположение производственных и жилых зданий должны способствовать сквозному проветриванию;

- при компоновке зданий около магистрали следует: в центре больницы, дет. сады...

Локализация - это устройство вытяжных шкафов для удаления ЗВ. Централизация - несколько мелких источников объединяют в один крупный источник для наиболее эффективной работы очистных сооружений (низкая стоимость очистки воздуха). Рассеивание - выброс ЗВ в верхний слой атмосферы через трубы и дальнейшее его разбавление с чистым (наиболее опасен из низких труб). Рассредоточение – расположение предприятий на территории с учетом расположения города, розы ветров (на стадии проектировния).

3) устройство санитарно-защитных зон:

- для снижения воздействия предприятий на окружающую среду вокруг них делаются санитарно-защитные зоны;

Санитарно-защитная зона- это полоса земли, которая отделяет предприятие от жилой застройки. Ширина зависит от мощности, объема выбросов, концентрации выбросов, создаваемого шума. Территория санитарно-защитных зон должна быть обязательно озеленена (>=60% от площади) и благоустроена (кроме больниц, парков, стадионов...)

4) очистка выбросов - это улавливание ЗВ из отходящих газов.

Все выбросы делятся на парогазовые и аэрозольные выбросы, на производстве всегда производится очистка от пыли затем от газов.

Очистка от пыли: -сухие методы (пылеосадительные камеры, пылеуловители (инерционные, динамические, вихревые), циклоны, фильтры (волокнистые, тканевые, зернистые, керамические)); -мокрые методы (газопромыватели (полые, насадочные, тарельчатые, ударно-инерционные, центробежные, механические, скоростные)); -электрические методы (сухие и мокрые электрофильтры).

Очистка от туманов и брызг: - фильтры туманоуловители; - сетчатые брызгоуловители.