МЕТОДИ ОЧИЩЕННЯ ПОВІТРЯ ВІД ШКІДЛИВИХ ПРИМІСІВ
Методи, що застосовуються для очищення повітря від пилових і газоподібних забруднювачів, та необхідна ефективність очищення визначаються в першу чергу санітарними та технологічними вимогами та залежать від фізико-хімічних властивостей самих домішок, від складу та активності реагентів та від конструктивного рішення пристроїв, що застосовуються для очищення. У зв'язку з цим застосовувані методи очищення дуже різноманітні і відрізняються як за конструкцією апаратів, так і за технологією знешкодження.
Промислові газоподібні відходи, що містять токсичні елементи у вигляді пилу або туману, очищають у механічних пиловловлювачах (сухих та мокрих), фільтрах або електрофільтрах. Для тонких аерозолів (деревний, тютюновий, борошняний і вугільний пил) крім механічних пиловловлювачів застосовують адсорбційне очищення, або спалювання.
Промислові газоподібні відходи, що містять токсичні елементи у вигляді пари та газових домішок, очищають у спеціальних промивних камерах або адсорбційних очисниках з подальшим допалюванням. Для знешкодження цих видів шкідливих виділень застосовують конденсаційну очищення, каталітичне допалювання та інші методи очищення.
Очищення газоподібних викидів від пилу або туману на практиці здійснюють у різних за конструкцією апаратах, які можна розділити на чотири основні групи:
1) механічні пиловловлювачі (пилео-тстойні або пилоосадові камери, інерційні пилу - і бризкоуловлювачі, циклони та мультициклони). Апарати цієї групи застосовують зазвичай для попереднього очищення газів;
2) мокрі пиловловлювачі (порожнисті, насадкові або барботажні скрубери, пінні апарати, труби Вентурі та ін.). Ці пристрої більш ефективні, ніж сухі пиловловлювачі;
3) фільтри (волокнисті, коміркові, з насипними шарами)зернистого матеріалу, масляні та ін.). Найбільш поширені рукавні фільтри;
4) електрофільтри - апарати тонкого очищення газів-уловлюють частинки розміром від 0,01 мкм. Ефективність електрофільтра може становити 99,9%.
Зазвичай необхідний ступінь очищення може бути забезпечений лише комбінованою установкою, що включає кілька апаратів одного або різних типів.
Принцип роботи та конструктивні особливості уловлювачів пилу розглянуті в гол. XIII.
Апарати для очищення викидів від газів та пар за принципом дії різко відрізняються від знепилюючих установок. Метод обробки повітря вибирають залежно від фізичних та хімічних властивостей шкідливих газів, їх концентрації. Ці методи ґрунтуються на трьох основних принципах: допалюванні, абсорбції та адсорбції. Існують також методи конденсаційний та електричний.
Метод спалювання (допалювання) домішок застосовують у тих випадках, коли їх повернення у виробництво неможливе або недоцільне.
Термічне допалювання застосовують головним чином при високій концентрації домішок (що перевищує межі займання) та значному вмісті в газах кисню. Температура горіння 800-г 1100 ° С.
Останнім часом набув розвитку каталітичне допалювання. При цьому методі обробки повітря температура окислення не перевищує 250-300 ° С. Каталітична очищення в 2-3 рази дешевше високотемпературного допалювання при вищій ефективності процесу. Схему установки для каталітичного очищення наведено на рис. XXIV. 1. Наявність теплообмінника знижує витрату енергії та забезпечує безперервність процесу. Каталітичне допалювання доцільно використовувати за низьких концентрацій шкідливих речовин, близьких до межі займання. Присутність каталізатора забезпечуєекзотермічне окислення органічних сполук при нижчій температурі, ніж температура самозаймання.
Як каталізаторів використовують метали або металеві з'єднання (платину і метали того ж ряду, окис міді та ін.). Так як каталітичне горіння є поверхневим, для здійснення досить незначної кількості каталізатора, розташованого так, щоб забезпечувалася максимальна поверхня контакту. Наприклад, тонкий шар платини, нанесений на стрічку хромованого нікелю або фарфорові пластинки. Ефективність реакції зростає із підвищенням температури. Для кожної реакції характерна певна температура, звана температурою початку реакції, нижче за яку каталізатор стає неактивним. Верхньою межею є температура, коли каталізатор руйнується.
Каталітичні способи окислення домішок широко застосовують у лакофарбовому виробництві, при емалюванні, прожарюванні ливарних стрижнів, у друкарському виробництві, у хімічному та виробництві, на нафтопереробних заводах, для нейтралізації оксидів азоту тощо.
Абсорбційний метод очищення газоподібних викидів заснований на поглинанні рідкими реагентами токсичних газів та пар з їх сумішей з повітрям. Ефективність даного методу коливається в широких межах залежно від виду поглинається речовини та поглинального розчину. Як абсорбент найчастіше використовують воду. Є нереагують розчинники, які розчиняють гази без хімічних реакцій, і реагують, тобто видаляють шкідливі гази шляхом хімічної реакції з ними та нейтралізації їх. Як апарати можуть використовуватися скрубери, труби Вентурі, циклонні промивачі, зрошувальні камери. Схема абсорбційної установки у вигляді зрошувальноїкамери з насадкою показано на рис. XXIV.2.
Адсорбційний метод заснований на поглинанні шкідливих газів та пар за допомогою твердих сорбентів (активованого вугілля, силікагелів, цеолітів та ін.). Найчастіше цей метод застосовується для улов-
Мал. XXIV. 1. Схема установки для каталітичного очищення повітря від шкідливих домішок
1 - уловлювач великих відходів; 2 - рекуператор тепла; 3 - реактор; 4 - викид в атмосферу; 5 - вентилятор; 6 - теплообмінник; 7 - повітропровід
Ливання та повернення у виробництво пари органічних розчинників (рекуперація).
Тут використовуються фізичні властивості деяких твердих пористих тіл з ультрамікроскопічною структурою, яка робить їх здатними вибірково вилучати гази з повітряної суміші і утримувати їх на своїй поверхні. Найпоширеніший адсорбер - активоване вугілля.
Цей метод очищення повітря широко застосовується для знищення запахів, що виділяються підприємствами харчової промисловості, шкіряними і текстильними фабриками або установками з переробки природного газу, а також при виробництві пестицидів, клеючих речовин, добрив, фармацевтичних продуктів і т. п. При чистому сорбенті ефективність очищення досягає 98%, при забрудненому знижується до 90%.
Незважаючи на всі заходи, не завжди вдається повністю очистити викиди. Тому виникає необхідність відокремлювати промислові підприємства від житлової забудови санітарно-захисними зонами та проводити розрахунки розсіювання шкідливих речовин в атмосфері.