Способы очистки выбросов от токсичных примесей

Основные меры защиты атмосферы от загрязнений промышленными пылями и туманами предусматривают широкое использование пыле - и туманоулавливающих аппаратов и систем. Исходя из современной классификации пылеулавливающих систем, основанной на принципиальных особенностях процесса очистки, пылеочистное оборудование можно разделить на четыре группы: сухие пылеуловители, мокрые пылеуловители, электрофильтры и фильтры. Пылеуловители различных типов, и том числе и электрофильтры, применяют при повышенных концентрациях примесей в воздухе. Фильтры используются для тонкой очистки воздуха с концентрациями примесей менее 100 мг/м3. Если требуется тонкая очистка воздуха при высоких начальных концентрациях примесей, то очистку ведут в системе последовательно соединенных пылеуловителей и фильтров.

К сухим пылеуловителям относятся все аппараты, в которых отделение частиц примесей от воздушного потока происходит механическим путем за счет сил гравитации, инерции, Кориолиса. Конструктивно сухие пылеуловители разделяют на циклоны, ротационные, вихревые, радиальные, жалюзийные пылеуловители и др.

Аппараты мокрой очистки газов имеют широкое распространение, так как характеризуются высокой эффективностью очистки от мелкодисперсных пылей с dч? (0,3-1,0) мкм, а также возможностью очистки oт пыли горячих и взрывоопасных газов. Аппараты мокрой очистки работают по принципу осаждения частиц пыли либо на поверхность капель жидкости, либо на поверхность пленки жидкости. Осаждение частиц пыли на жидкость происходит под действием сил инерции и броуновского движения.

Электрическая очистка газов. Основана на ионизации электрическим зарядом под действием постоянного электрического тока (напряжением до 90 кВ) взвешенных в газах твердых и жидких частиц с последующим осаждением их на электродах.

Фильтрование широко используются в промышленности для тонкой очистки вентиляционного воздуха от примесей, а также для промышленной и санитарной очистки газовых выбросов. При этом способе газоочистки газовые потоки проходят через пористые фильтровальные перегородки, пропускающие газ, но задерживающие твердые частицы. Фильтры служат для улавливания весьма тонких фракций пыли (менее 1 мкм) и характеризуются высокой эффективностью при очистке газов.

Для очистки воздуха от туманов кислот, щелочей, масел и других жидкостей используются волокнистые фильтры, принцип действия которых основан на осаждении капель на поверхности пор с последующим стеканием жидкости под действием сил тяжести. Осаждение капель жидкости на поверхности пор происходит под действием всех ранее рассмотренных механизмов отделения частиц загрязнителя от газовой фазы на фильтроэлементах.

Процессы очистки технологических и вентиляционных выбросов машиностроительных предприятий от газо - и парообразных примесей характеризуется рядом особенностей: во-первых, газы, выбрасываемые в атмосферу, имеют достаточно высокую температуру и содержат большое количество пыли, что существенно затрудняет процесс газоочистки и требует предварительной подготовки отходящих газов; во-вторых, концентрация газообразных и парообразных примесей чаще в вентиляционных и реже в технологических выбросах обычно переменна и очень низка. Методы очистки промышленных выбросов от газообразных примесей по характеру протекания физико-химических процессов делятся на четыре группы: промывка выбросов растворителями примеси (метод абсорбции); промывка выбросов растворами реагентов, связывающих примеси химически (метод хемосорбции); поглощение газообразных примесей твердыми активными веществами (метод адсорбции); поглощение примесей путем применения каталитического превращения.

Очистка промышленных сточных вод заключается в снижении концентраций жиров, нефтепродуктов, масел и взвешенных веществ.

При выборе способов и технологического оборудования для очистки сточных вод от примесей необходимо учитывать, что заданные эффективность и надёжность работы любого очистного устройства обеспечивается в определённом диапазоне значений концентрации примесей и расходов сточной воды. Большинство цехов машиностроительных предприятий характеризуется постоянством расхода и состава сточных вод, однако в некоторых технологических процессах имеют место кратковременные изменения, что может существенно уменьшить эффективность работы очистных устройств или вывести их из строя.

Очистка сточных вод от твёрдых частиц в зависимости от их свойств, концентрации и фракционного состава на машиностроительных предприятиях осуществляется методами процеживания, отстаивания, отделения твёрдых частиц в поле действия центробежных сил и фильтрования. Процеживание - первичная стадия очистки сточных вод - предназначено для выделения из сточных вод крупных нерастворимых частиц размером до 25мм, а также более мелких волокнистых загрязнений, которые в процессе дальнейшей обработки стоков препятствуют нормальной работе очистного оборудования. Процеживание осуществляется пропусканием воды через решётки и волокноуловители.

Отстаивание основано на особенностях процесса осаждения твёрдых частиц в жидкости. При этом может иметь место свободное осаждение неслипающихся частиц, сохранивших свои формы и размеры, и осаждение частиц склонных к коагулированию и изменяющих при этом свою форму и размеры. Закономерности свободного осаждения частиц практически сохраняются при объёмной концентрации осаждающихся частиц до 1%, что соответствует их массовой концентрации не более 2,6 кг/м3.

Отделение твёрдых примесей в поле действия центробежных сил осуществляется в открытых или напорных гидроциклонах и центрифугах.

Фильтрование сточных вод предназначено для очистки от тонкодисперсных твёрдых примесей с небольшой концентрацией. Процесс фильтрования применяется также после физико-химических и биологических методов очистки, так как некоторые из этих методов сопровождаются выделением в очищаемую жидкость механических загрязнений.

Очистка промышленных стоков методом напорной флотации. Для осуществления очистки промышленных сточных вод от нефтепродуктов, масел, взвешенных веществ и других, нерастворимых в воде загрязнений, проектируются и строятся очистные сооружения на базе установок напорной безреагентной флотации типа "АФ" (аппарат флотационный). Кроме того, флотационная очистка промышленных сточных вод применяется как первая стадия в общей схеме очистных сооружений на нефтехимических, машиностроительных, пищевых, коммунальных и текстильных предприятиях, на водоканале, а также может быть использована на автотранспортных парках, железных дорогах и в других местах, где используются нефтепродукты.

Технология очистки промышленных сточных вод на установках типа "АФ" предусматривает:

насыщение воздухом загрязненных промышленных сточных вод под давлением;

активный процесс десорбции воздуха с образованием микропузырьков за счёт резкого падения давления;

всплывание образующихся при этом агрегатов и образование на поверхности флотационной емкости пены (нефтешлама);

удаление образовавшегося в процессе флотации шлама в шламовую емкость.

Биологическая очистка промышленных сточных вод - метод очистки промышленных стоков, при котором происходит минерализация (извлечение) органических веществ микроорганизмами-сапробионтами. Основан на биохимическом разложении органических веществ аэробными бактериями, а также уменьшении количества болезнетворных организмов в воде до пределов, установленных санитарно-гигиеническими требованиями.

Для осуществления очистки промышленных сточных вод близких по составу к хозяйственно-бытовым стокам (с невысоким содержанием ПДК 350мг/л) - проектируются и строятся очистные сооружения на базе установок типа "БОС" (Биологическая Очистка Стоков), производительностью от 10 м3/сутки и более, предназначенных для биологической очистки сточных вод хозяйственно-бытового характера, к примеру, технологических вод помывки стеклотары, помывки мясных и рыбных полупродуктов и т.д.

Технология очистки промышленных стоков на установках типа "БОС" предусматривает: развитие активного ила на специальной пластмассовой загрузке; чередование восстановительных и окислительных процессов; мелкодисперсную аэрацию; биофильтрацию; тонкослойную сепарацию осадка; автоматическое управление механическим оборудованием очистки промышленных стоков.

В результате экспериментальных исследований и производственных испытаний разработана технологическая схема сверхглубокой очистки сточных вод, которая включает в себя следующие процессы и сооружения: биологическая очистка в двухступенчатых аэротенках-отстойниках, доочистка от фосфатов, органики и взвешенных веществ на фильтрах-биореакторах, тонкая очистка на фильтрах с активным углем и озоном, обессоливание на ионообменных или на мембранных фильтрах, обеззараживание воды озоном, обработка осадка в аэробных стабилизаторах и обезвоживание на фильтр прессах или на иловых площадках. Наличие двух групп микроорганизмов с разными скоростями размножения обусловливает целесообразность осуществления ступенчатых процессов в аэротенке, когда в первой ступени происходит окисление углеродсодержащих загрязнений и аммонификация, а во второй - осуществляется нитрификация сточных вод. Одновременно процесс очистки сточных вод в аэротенках интенсифицирован за счет повышения рабочей концентрации активного ила.

Наиболее универсальным методом для глубокой доочистки сточных вод, в особенности от биорезистентных и токсичных соединений (СПАВ, фенолы и др.), которые необходимо удалять, является адсорбция на активированном угле. Одновременно для более полного использования сорбционной способности активного угля в технологической схеме используется окислительно-сорбционный способ доочистки сточных вод. Метод заключается во введении в воду окислителя (озона) и фильтрования через слой гранулированного угля.

Твердые отходы в машиностроении образуются в процессе производства продукции в виде лома, шлаков и золы, шламов, осадков и пылей (отходы систем очистки воздуха) и др. Отходы от механической обработки образуются в виде высечки, обрезков, стружки и опилок и др.

Отвальные шлаки и прочие отходы производства, технология переработки которых еще не разработана, складируются и хранятся до появления новой (рациональной) технологии переработки отходов. Утилизация и ликвидация промышленных отходов проводится методами обработки твердых отходов, обезвреживание и захоронение радиоактивных отходов, утилизация и ликвидация осадков сточных вод.

Список используемой литературы

1. Белов, С.В. Охрана окружающей среды / С.В. Белов, Ф.А. Барбинов, А.Ф. Козьяков и др. - М.: Высшая школа, 2003. - С.264.

2. Каменская, А.А. Воздействие производств обработки металлов резанием машиностроительных предприятий на окружающую среду и способы снижения наносимого ущерба / А.А. Каменская, Р.И. Ковалова, В.М. Лабецкий; Ред. к. х. н.В. В. Бордунов. - Новосибирск, 2002. - 102 с.

3. Новиков, Ю.В. Экология, окружающая среда и человек: Учебное пособие для вузов, средних школ и колледжей. - 3-е изд. / Ю.В. Новиков. - М.: ФАИР-ПРЕСС, 2005. - 736 с.

4. Протасов, В.Ф. Экология, здоровье и охрана окружающей среды в России: Учебное и справочное пособие. / В.Ф. Протасов. - 3-е изд. - М.: Финансы и статистика, 2001. - 355 с.

5. Терехов, Л.Д. Исследование технологии магнитной и биологической очистки воды / Л.Д. Терехов, М.И. Коробко, Ю.М. Акимова. - Хабаровск: ДальГУПС, 2004. - 44 с.

6. Швецов, В.Н. Научное обоснование и разработка эффективных инженерно-технических решений технологических схем и методов расчета систем сбора, отведения и очистки поверхностного стока с территорий городов и промышленных предприятий / В.Н. Швецов, А.К. Хачатуров, Е.В. Мясникова и др. - М: НИИ ВКНГ, 2003. - 133 с.