Шпаргалка к Госэкзамену - Основы промышленной экологии - файл n1.doc

приобрести
Шпаргалка к Госэкзамену - Основы промышленной экологии
скачать (261.5 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc262kb.16.09.2012 07:12скачать

n1.doc

  1   2   3
1. Физико-химические методы очистки сточных вод.

Используют для удаления из сточных вод тонкодисперсных взвешенных частиц (твердых и жидких), растворимых газов, минеральных и органических веществ. К физико-химическим методам относят: коагуляцию, адсорбцию, флотацию, экстракцию, ионный обмен, диализ и др.

Коагуляция – введение в сточные воды коагулянтов (солей аммония, железа, меди, шламовых отходов и т.п.) для образования хлопьевидных осадков, которые затем легко удаляются. Коагуляция широко применяется для очистки сточных вод предприятий химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной, легкой, текстильной отраслей промышленности. Производственные сточные воды, прошедшие сооружения механической очистки, представляют собой агрегативно устойчивую систему. При введении в сточную воду коагулянтов или коагулянтов совместно с флокулянтами агрегатная устойчивость нарушается, образуются более крупные агрегаты частиц (хлопья), которые удаляются из сточных вод механическими методами. В процессе коагуляции образуется значительный объем рыхлого хлопьевидного осадка (до 10–20 % объема обрабатываемой сточной воды. Эффективность очистки может достигать 90–95 %. В практике находит применение и метод электрохимического коагулирования с использованием электродов, изготовленных из железа или сплавов алюминия. Металл анода под действием постоянного тока ионизируется и переходит в сточную воду, частицы загрязнений которой коагулируют образовавшимися труднорастворимыми гидроксидами алюминия или железа.

Флокуляция процесс агрегации взвешенных частиц при добавлении в сточную воду высокомолекулярных соединений, называемых флокулянтами. При флокуляции агрегация происходит не только при непосредственном контакте частиц, но и в результате взаимодействия молекул адсорбированного на частицах флокулянта. Флокуляцию проводят для интенсификации процесса образования хлопьев гидроксидов алюминия и железа с целью повышения скорости их осаждения. Использование флокулянтов позволяет снизить дозы коагулянтов, уменьшить процесс коагуляции и повысить скорость осаждения образующихся хлопьев. Механизм действия флокулянтов основан на адсорбции молекул флокулянта на поверхности коллоидных частиц; ретикуляции (образование сетчатой структуры) молекул флокулянта; слипания коллоидных частиц за счет сил Ван-дер-Ваальса. Процесс очистки сточных вод коагуляцией и флокуляцией состоит из следующих стадий: дозирование и смешение реагентов со сточной водой; хлопьеобразование и осаждение хлопьев.

Адсорбция – способность некоторых веществ (бентонитовые глины, активированный уголь, цеолиты, силикагель, торф и др.) поглощать загрязнение. Адсорбцию используют для обезвреживания сточных вод от фенолов, гербицидов, пестицидов, ароматических нитросоединений, ПАВ, красителей и т. д. Достоинством метода является высокая эффективность, возможность очистки сточных вод, содержащих несколько веществ, а также рекуперации этих веществ. Адсорбционная очистка сточных вод может быть регенеративной, т. е. с извлечением вещества из адсорбента и его утилизацией, и деструктивной, при которой извлеченные из сточных вод вещества уничтожаются вместе с адсорбентом. Эффективность адсорбционной очистки достигает 80–95 % и зависит от природы адсорбента, величины адсорбционной поверхности и ее доступности, от химического строения вещества и его состояния в растворе. В качестве сорбентов применяют различные искусственные и природные пористые материалы: золу, торф, силикагели, алюмогели, активные глины и др. Эффективными сорбентами являются активированные угли. Процесс адсорбционной очистки сточной воды ведут при интенсивном перемешивании адсорбента с водой, при фильтровании воды через слой адсорбента. Обычно сорбционная установка представляет собой несколько параллельно работающих секций, состоящих из трех-пяти последовательно расположенных фильтров.

Флотация применяется для очистки производственных сточных вод, содержащих поверхностно-активные вещества, нефть, нефтепродукты, масла, волокнистые частицы. Процесс заключается в образовании в толще воды газовых пузырьков (чаще воздушных), прилипании частиц к поверхности раздела газовой и жидкой фазы, всплывании этих комплексов на поверхность обрабатываемой сточной жидкости и удаление образовавшегося пенного слоя. Применение того или иного способа флотации зависит от состава сточных вод, необходимой степени очистки. Наиболее широко применяется напорная флотация, позволяющая обрабатывать сточные воды с начальной концентрацией загрязнений до 4–5 г/л и более.

Экстракционный метод очистки производственных сточных вод основан на распределении загрязняющего вещества в смеси двух взаимно нерастворимых жидкостей соответственно его растворимости в них. Применяют при относительно высоком содержании в сточных водах растворенных органических веществ, представляющих техническую ценность (фенолы, жирные кислоты). В процессе экстракции экстрагент вводится в обрабатываемую воду, а после достижения равновесия концентрация экстрагируемого вещества в экстрагенте с коэффициентом распределения значительно превышает остаточную концентрацию в сточной воде. Экстракт (экстрагент с растворенным веществом) отделяется от обработанной сточной воды, а затем с помощью различных методов осуществляется отделение экстрагируемого вещества, которое утилизируется, а экстрагент вновь используется в технологическом процессе.

Метод ионного обмена между ионами, находящимися в растворе, и ионами, присутствующими на поверхности твердой фазы (ионита), позволяет извлекать и утилизировать из сточных вод ценные примеси (соединения мышьяка, фосфора, а также хром, цинк, свинец, медь, ртуть), радиоактивные вещества.

Обратный осмос и ультрафильтрация. Обратным осмосом и ультрафильтрацией называют процессы фильтрования раствора через полупроницаемые мембраны под давлением, превышающим осмотическое давление. Мембраны пропускают молекулы растворителя, задерживая растворенные вещества. При обратном осмосе отделяются частицы (молекулы, гидратированные ионы), размеры которых не превышают размеров молекул растворителя. При ультрафильтрации размер отдельных частиц на порядок больше. Давление, необходимое для проведения процесса обратного осмоса 6–10 МПа, для процесса ультрафильтрации 0,1–0,5 МПа. Эффективность процесса зависит от свойств применяемых мембран: они должны обладать высокой разделяющей способностью (селективностью), большой удельной производительностью (проницаемостью), устойчивостью к действию среды, достаточной механической прочностью, низкой стоимостью.

Электрохимические методы. Электрокоагуляция основана на укрупнении примесных частиц при прохождении загрязненной воды между электродами, через которые пропускается постоянный ток. Коллоидные частицы ориентируются вдоль силовых линий поля и соединяются. При прохождении тока происходит электролиз воды с образованием ионов водорода ОН- на катоде и растворением металла анода (Al, Fe, Zn). Образующиеся гидроксиды металлов, как и при химической коагуляции, захватывают в свою структуру и адсорбируют на поверхности мелкодисперсные примеси и растворенные вещества.

Электрофлотация – использование газов, выделяющихся при электролизе на электродах, для удаления взвешенных в воде примесей. Измеряя плотность тока, можно легко регулировать размеры возникающих пузырьков и необходимую глубину очистки. Применение электрофлотации эффективно для очистки небольшого количества вод, сильно загрязненных маслами, целлюлозой, гидроксидами металлов и др.

Электрофоретические методы применяются для удаления из воды отрицательно заряженных частиц примеси. Наличие отрицательного заряда частиц в присутствии электрического поля препятствует их коагуляции.

Электроосмос - движение жидкости через капилляры в пористых перегородках под действием электрического поля, в результате чего происходит уменьшение содержания примесей.
2. Химические методы очистки сточных вод.

К химическим методам относят нейтрализацию и окисление. Химическую очистку проводят как предварительную перед биологической очисткой или после нее как метод доочистки сточных вод.

Нейтрализация применяется для обработки производственных сточных вод, содержащих щелочи и кислоты. В большинстве кислые стоки содержат соли тяжелых металлов, которые необходимо выделять из этих вод. Нейтрализация сточных вод осуществляется с целью предупреждения коррозии материалов водоотводящих сетей и очистных сооружений, нарушения биохимических процессов в биологических окислителях и водоемах. В практике применяются следующие способы нейтрализации:

- взаимная нейтрализация кислых и щелочных сточных вод (нейтрализация смешением – применяют, если на одном предприятии или на соседних предприятиях имеются кислые и щелочные воды, не загрязненные другими компонентами. Кислые и щелочные воды смешивают в емкости с мешалкой и без мешалки);

- нейтрализация реагентами (растворы кислот, негашеная известь, гашеная известь, кальцинированная сода, аммиак и др. – осуществляют на станциях, для нейтрализации кислых вод могут быть использованы: NaOH, KOH, Na2CO3, аммиачная вода, CaCO3 и т. д. Наиболее дешевым реагентом является гидроксид кальция (известковое молоко) с содержанием активной извести Ca(OH)2 5–10 %.);

- фильтрование через нейтрализующие материалы (известь, известняк, доломит, магнезит, мел и др. – фильтрование проводят через слой магнезита, доломита, известняка. Процесс ведут в фильтрах-нейтрализаторах. Для нейтрализации щелочных сточных вод используют отходящие газы, содержащие CO2, SO2, NO2 и др. Применение кислых газов позволяет не только нейтрализовать сточные воды, но и одновременно производить высокоэффективную очистку самих газов от вредных примесей.).

Окислительный метод очистки применяют для обезвреживания производственных сточных вод, содержащих токсичные примеси (цианиды, комплексные цианиды меди и цинка) или соединения, которые целесообразно извлекать из сточных вод, а также очищать другими методами (сероводород, сульфиды). В качестве окислителей используют газообразный и сжиженный хлор, гипохлорит кальция и натрия, хлорную известь, диоксид хлора, озон, технический кислород и кислород воздуха и др. В процессе окисления токсичные загрязнения, содержащиеся в сточных водах, в результате химических реакций переходят в менее токсичные, которые удаляют из воды.

Окисление хлором. Для окисления ядовитых цианидов, сероводорода, гидросульфида, сульфида, метилмеркаптана используется хлор или его соединения. При введении хлора в воду образуется хлорноватистая и соляная кислоты: Cl2 + H2O ? HOCl + HCl.

Далее происходит диссоциация хлорноватистой кислоты, степень которой зависит от pH среды. При pH = 4 молекулярный хлор практически отсутствует: HOCl ? H+ + OCl-.

Сумма Cl2 + HOCl + OCl- называется свободным «активным хлором». В присутствии аммонийных соединений в воде образуется хлорноватистая кислота, хлорамин NH2Cl и дихлорамин NHCl2. Хлор в виде хлорамина называется связанным «активным» хлором. Источниками «активного» хлора могут быть также хлорат кальция, гипохлориты, диоксид хлора. Хлорат кальция (хлорную известь) получают при взаимодействии CaCl2 + Cl2 ? CaOCl2 + H2O. Гипохлорит натрия образуется при пропускании газообразного хлора через раствор щелочи: Cl2 + 2NaOH ? NaClO + NaCl.

При введении гипохлорита натрия в воду образуются хлорноватистая и соляная кислоты по реакции: NaClO + H2O = НClO + NaOH; HСlO = ClO- + H+

При обезвреживании вод от цианидов процесс проводят в щелочной среде. Очистка сточных вод основана на окислении токсичных примесей в менее токсичные (приблизительно в 1000 раз) цианат-ионы с их последующим гидролизом в нейтральной среде до NH4+ и CO32- по следующим реакциям: pH = 9 – 10 – CN- + 2OH- + NaClO = CNO- + Cl- + NaOH. рН = 7 – CNO- + 2H2O = + .

Гипохлориты окисляют в сточных водах соединения аммония, аммиак и органические вещества, содержащие аминогруппы до моно- и хлораминов, а также до треххлористого азота по следующим реакциям: NH3 + HClO = NH2Cl + H2O; NH2Cl + HClO = NHCl2 + H2O; NHCl2 + HClO = NCl3 + H2O.

Озонирование. Озон можно получать непосредственно на очистных установках, причем сырьем служит технический кислород или воздух. Окисление озоном позволяет обеспечить обесцвечивание воды, устранение привкусов и запахов и обеззараживание. Применение озона не приводит к увеличению солевого состава очищаемых сточных вод, не загрязняет воду продуктами реакции, а сам процесс легко поддается полной автоматизации. В камеру реакции, куда поступает обрабатываемая вода, озон вводят барботированием озоновоздушной смеси через слой воды; противоточной абсорбцией озона водой в абсорберах с различными насадками; смешиванием воды с озоновоздушной смесью в эжекторах или роторных механических смесителях. Применение озона эффективно при обработке сточных вод, содержащих фенолы, циклопентан, тетраэтилсвинец, нафтеновые и сульфонафтеновые кислоты, цианиды, крезолы, поверхностно-активные вещества, нефть и др. Следует заметить, что обработка воды озоном или ультрафиолетовыми лучами практически полностью вытеснила хлорирование на станциях очистки воды во многих странах Западной Европы. В нашей стране применение этих экологически эффективных технологий ограничено из-за высокой стоимости переоборудования водоочистных станций.
3. Биохимические методы очистки сточных вод.

Для очистки коммунально-бытовых промстоков целлюлозно-бумажных, нефтеперерабатывающих, пищевых предприятий широко используют биологический (биохимический) метод. Метод основан на способности искусственно вселяемых микроорганизмов использовать для своего развития органические и некоторые неорганические соединения, содержащиеся в сточных водах (сероводород, аммиак, нитриты, сульфиды и т. д.). Процесс реализуется в две стадии, протекающие одновременно, но с различной скоростью: адсорбция из сточных вод тонкодисперсных и растворенных примесей органических веществ и разрушение адсорбированных веществ внутри клетки микроорганизмов при протекающих в них биохимических процессах (окислении и восстановлении). Обе стадии реализуются как в аэробных, так и анаэробных условиях в зависимости от видов и свойств микроорганизмов. Очистку ведут с помощью естественных (поля орошения, поля фильтрации, биологические пруды и др.) и искусственных методов (аэротенки, метатенки, биофильтры, циркуляционные окислительные каналы). Температура является одним из основных факторов, обеспечивающих эффективность и высокую производительность сооружений биологической очистки. Оптимальная температура для аэробных процессов, происходящих в биологических окислителях, считается 20–30 °С. Оптимальной средой для биологической очистки считается среда с рН = 6,5–7,5. Отклонение рН за пределы 6 и 8,5 влечет за собой уменьшение скорости окисления вследствие замедления обменных процессов в клетке. Биологическую очистку называют полной, если БПК очищенной воды составляет менее 20 мг/л, и неполной при БПК более 20 мг/л.

Естественные методы биологической очистки включают почвенные методы очистки и очистку сточных вод в биологических прудах. Применение почвенных методов связано с рядом ограничений, обусловленных расходом и составом сточных вод, санитарно-гигиеническими требованиями и способами утилизации. При почвенной очистке учитываются тип грунта, рельеф местности, уровень залегания грунтовых вод, среднегодовое количество осадков, продолжительность вегетационного периода и др. Сооружения почвенной очистки применяются в основном для очистки бытовых сточных вод и по производительности делятся на малые, средние и крупные. Биологические пруды применяются как для очистки, так и для доочистки бытовых и производственных сточных вод, прошедших биологическую очистку. Различают пруды с естественной и искусственной аэрацией. Глубина прудов с естественной поверхностной аэрацией, как правило, не превышает 1 м. При искусственной аэрации прудов с помощью механических аэраторов или путем продувки воздуха через толщу воды их глубина увеличивается до 3 м. Применение искусственной аэрации ускоряет процессы очистки воды. В окислительных процессах существенную роль играет водная растительность, которая способствует снижению концентрации биогенных элементов и регулирует кислородный режим водоема; наиболее эффективно окислительные процессы в прудах идут в летнее время. Пруды устраивают в несколько ступеней, общее время пребывания сточных вод в них составляет несколько суток.

Сооружения искусственной биологической очистки по признаку расположения в них активной биомассы можно разделить на две группы;

-активная биомасса находится в обрабатываемой сточной воде во взвешенном состоянии (аэротенки, циркуляционные окислительные каналы, окситенки);

-активная биомасса закрепляется на неподвижном материале, а сточная вода обтекает его тонким пленочным слоем.

Аэротенки – это сооружения, представляющие собой прямоугольные железобетонные резервуары, разделенные перегородками на отдельные коридоры. По структуре потока сточной жидкости аэротенки бывают двух типов: аэротенки-вытеснители, аэротенки-смесители, отличающиеся системой подачи обрабатываемой сточной воды и циркуляционного активного ила. В общем виде схема работы аэротенка заключается в следующем. Сточная вода после сооружений механической очистки смешивается с циркулирующим активным илом (биоценозом) и, последовательно пройдя по коридорам аэротенка, поступает во вторичный отстойник. Время нахождения в аэротенке обрабатываемой сточной воды в зависимости от ее состава составляет 6–12 ч. За это время основная масса органических загрязнений перерабатывается биоценозом активного ила. Активный ил представляет собой совокупность гетеротрофных микроорганизмов и мелких беспозвоночных животных (плесени, дрожжей, водных грибов, коловраток и др.), а также твердого субстрата. Для поддержания активного ила во взвешенном состоянии, интенсивного его перемешивания и насыщения обрабатываемой смеси кислородом воздуха в аэротенках устраиваются различные системы аэрации (чаще механическая или пневматическая). Из аэротенков смесь обработанной сточной воды и активного ила поступает во вторичный отстойник, где активный ил оседает на дне отстойника, затем с помощью специальных устройств отводится в резервуар насосной станции, а очищенная сточная вода поступает либо на дальнейшую доочистку, либо дезинфицируется. Возможно обеспечение полной биологической очистки. Окситенки обеспечивают более интенсивный прцесс окисления органических примесей по сравнению с аэротенками за счет подачи в них технического кислорода и повышения концентрации активного ила.
4. Термические методы очистки сточных вод.

На химических предприятиях образуются сточные воды, содержащие различные минеральные соли (кальция, магния, натрия и др.), а также органические вещества. Такие воды могут быть обезврежены термическими методами: 1) концентрированием сточных вод с последующим выделением растворенных веществ; 2) окислением органических веществ в присутствии катализатора при атмосферном и повышенном давлении; 3) жидкофазным окислением органических веществ; 4) огневым обезвреживанием. Выбор метода очистки зависит от состава, концентрации и объема сточных вод, их коррозионной активности и необходимой степени очистки.

Концентрирование сточных вод. Используют для обезвреживания минеральных сточных вод. Он позволяет выделять из стоков соли с получением условно чистой воды, пригодной для оборотного водоснабжения. Процесс разделения минеральных веществ и воды может быть проведен в две стадии: стадия концентрирования и стадия выделения сухих веществ. Во многих случаях вторая стадия заменяется захоронением концентрированных растворов. Концентрированные сточные воды можно непосредственно направлять на выделение сухого продукта, например в распылительную сушилку. Концентрирование сточных вод может быть проведено в испарительных, вымораживающих и кристаллогидратных установках непрерывного и периодического действия. Испарительные установки – наиболее распространены выпарные установки концентрирования растворов. Для этой цели используют одноступенчатые и многоступенчатые выпарные установки с выпарными аппаратами различной конструкции. Выпарные установки состоят из основных элементов – выпарных аппаратов (испарителей) и вспомогательного оборудования – конденсаторов, самоиспарителей, теплообменников, насосов и др. Установки вымораживания. Процесс вымораживания заключается в том, что при температуре ниже температуры замерзания чистая вода образует кристаллы пресного льда, а рассол с растворенными в нем солями размещается в ячейках между этими кристаллами. Температура замерзания рассола всегда ниже температуры замерзания чистой воды и зависит от концентрации растворенных солей. Если снижение температуры в процессе замораживания идет медленно, то образуются сравнительно крупные игольчатые кристаллы со значительно меньшим включением рассола, что способствует при оттаивании получению менее минерализованной воды. При быстром проведении процесса образуются меньшие кристаллы, лед имеет губчатую структуру. Кристаллогидратные установки. Кристаллогидратный процесс состоит в концентрировании сточной воды с применением гидратообразующего агента М (пропан, хлор, хладоны, диоксид углерода и др.) и образовании кристаллогидратов, имеющих формулу М·nН2О. При переходе молекул воды в кристаллогидраты концентрация растворенных веществ в воде повышается. При плавлении кристаллов образуется вода, из которой выделяются пары гидратообразующего агента. Процесс гидратообразования может проходить при температуре ниже и выше температуры окружающей среды. В первом случае необходимо применение холодильных установок, во втором – нет.

Выделение веществ из концентрированных растворов. Для выделения веществ из концентрированных растворов используют методы кристаллизации и сушки. Кристаллизация. Вещества, растворимость которых существенно возрастает с повышением температуры (положительная растворимость), кристаллизуют при охлаждении их насыщенных растворов – это политермическая, или изогидрическая, кристаллизация, идущая при неизменном содержании воды в системе. Если с ростом температуры растворимость веществ уменьшается, то кристаллизацию проводят при нагревании раствора. Вещества, мало изменяющие растворимость при изменении температуры, кристаллизуют путем испарения воды при постоянной температуре – изотермическая кристаллизация. Положительной растворимостью обладают, например, растворы MgCl2, MgSO4, NaCl; отрицательной – растворы CaSО4, CaSiO3 и др. Кристаллизацию соли можно также проводить введением в концентрированный раствор веществ, уменьшающих ее растворимость. Это вещества, содержащие одинаковый ион с данной солью или связывающие воду. Кристаллизацию такого типа называют высаливанием. Сушка. Для выделения из сточных вод сухого продукта могут быть использованы распылительные сушилки. В таких сушилках суспензию или коллоидный раствор разбрызгивают до капель размером 10–50 мкм, которые падают в объеме сушилки в потоке горячего воздуха или топочных газов. Поверхность соприкосновения капель материала с воздухом достигает 300000 м2 на 1 м3 материала. В этих условиях скорость сушки значительно увеличивается, а ее продолжительность снижается до сотых долей секунды. Для отделения высушенного материала от газового потока используют циклоны, рукавные фильтры, скрубберы, электрофильтры. Для распыления сточных вод в сушилке применяют центробежные, пневматические или механические распылители. Сушка распылением представляет собой совокупность следующих процессов: диспергирование материала, движение диспергированного материала и сушильного агента и тепломассообмен между ними, перенос теплоты и массы высушиваемых частиц. Термоокислительные методы обезвреживания. По теплотворной способности химические промышленные стоки делят на сточные воды, способные гореть самостоятельно, и на воды, для термоокислительного обезвреживания которых необходимо добавлять топливо. Последние имеют энтальпию ниже 8400 кДж/кг. При использовании термоокислительных методов все органические вещества, загрязняющие сточные воды, полностью окисляются кислородом воздуха при высоких температурах до нетоксичных соединений. К этим методам относят метод жидкофазного окисления, метод парофазного каталитического окисления и пламенный, или «огневой», метод. Выбор метода зависит от объема сточных вод, их состава и теплотворной способности, экономичности процесса и требований, предъявляемых к очищенным водам. Метод жидкофазного окисления. Этот метод очистки основан на окислении органических веществ, растворенных в воде, кислородом при температурах 100–350 °С и давлениях 2–28 МПа. При высоких давлениях растворимость в воде кислорода значительно возрастает, что способствует ускорению процесса окисления органических веществ. Эффективность процесса окисления увеличивается с повышением температуры. Летучие вещества при условиях процесса окисляются в основном в парогазовой фазе, а нелетучие – в жидкой фазе. Достоинства метода: возможность очистки большого объема сточных вод без предварительного концентрирования, отсутствие в продуктах окисления вредных органических веществ, легкость комбинирования с другими методами, безопасность в работе. Недостатки – неполное окисление некоторых химических веществ, значительная стоимость оборудования установки и высокая коррозия оборудования в кислых средах. Метод начинают использовать для очистки сточных вод в азотной, нефтеперерабатывающей, целлюлозно-бумажной, фармацевтической и других отраслях промышленности.
5. Методы очистки и обезвреживания отходящих газов.

Загрязнения в атмосферу могут поступать из источников непрерывно или периодически, залпами или мгновенно. В случае залповых выбросов за короткий промежуток времени в воздух выделяется большое количество вредных веществ. Залповые выбросы возможны при авариях или сжигании быстрогорящих отходов производства на специальных площадках уничтожения. При мгновенных выбросах загрязнения выбрасываются в доли секунды иногда на значительную высоту. Они происходят при взрывных работах и авариях. Таким образом, с отходящими газами в атмосферу поступают твердые, жидкие, паро- и газообразные неорганические и органические вещества, поэтому по агрегатному состоянию загрязнения подразделяют на твердые, жидкие, газообразные и смешанные. Промышленные отходящие газы, содержащие взвешенные твердые или жидкие частицы, представляют собой двухфазные системы. Дисперсионной средой в системе являются газы, а дисперсной фазой – твердые частицы или капельки жидкости. Такие аэродисперсные системы называют аэрозолями, которые разделяют на пыли, дымы и туманы. Пыли содержат твердые частицы размером от 5 до 50 мкм, дымы – от 0,1 до 5 мкм. Туманы состоят из капелек жидкости размером 0,3–5 мкм и образуются в результате конденсации паров или при распылении жидкости в газе. Газовые выбросы классифицируют также по организации отвода и контроля – на организованные и неорганизованные; по температуре – на нагретые (температура газопылевой смеси выше температуры окружающего воздуха) и холодные; по признакам очистки – на выбрасываемые без очистки (организованные и неорганизованные) и после очистки (организованные). Организованный промышленный выброс – это выброс, поступающий в атмосферу через специально сооруженные газоходы, воздуховоды, трубы; неорганизованным выбросом называют промышленный выброс, поступающий в атмосферу в виде ненаправленных потоков газа в результате нарушения герметичности оборудования, отсутствия или неудовлетворительной работы оборудования по отсосу газа в местах загрузки, выгрузки и хранения продукта. При этом под очисткой газа понимают отделение от газа или превращение в безвредное состояние дисперсионной среды, поступающей от промышленного источника.

Для обезвреживания аэрозолей (пылей и туманов) используют сухие, мокрые и электрические методы. В основе работы сухих аппаратов лежат гравитационные, инерционные и центробежные механизмы осаждения или фильтрации. В мокрых пылеуловителях осуществляется контакт запыленных газов с жидкостью. При этом осаждение происходит на капли, на поверхность газовых пузырей или на пленку жидкости. В электрофильтрах отделение заряженных частиц аэрозоля происходит на осадительных электродах. Выбор метода и аппарата для улавливания аэрозолей в первую очередь зависит от их дисперсного состава – размера частиц: 40–1000 мкм – пылеосадительные камеры; циклоны – 5–1000 мкм; 20–100мкм – скрубберы; 0,9–100 мкм – тканевые фильтры; 0,05–100 мкм – волокнистые фильтры; 0,01–10 мкм – электрофильтры.

Для обезвреживания отходящих газов от газообразных и парообразных токсичных веществ применяют следующие методы: абсорбцию (физическая и хемосорбция), адсорбцию, катализ, термообработку, конденсацию и компримирование.

Абсорбционные методы очистки отходящих газов. Для физической абсорбции на практике применяют воду, органические растворители, не вступающие в реакцию с извлекаемым газом, и водные растворы этих веществ. При хемосорбции в качестве абсорбента используют водные растворы солей и щелочей, органические вещества и водные суспензии различных веществ. Выбор метода очистки зависит от многих факторов: концентрации извлекаемого компонента в отходящих газах, объема и температуры газа, содержания примесей, наличия хемосорбентов, возможности использования продуктов рекуперации, требуемой степени очистки. Выбор производят на основании результатов технико-экономических расчетов.

Адсорбционные методы очистки газов используют для удаления из них газообразных и парообразных примесей. Методы основаны на поглощении примесей пористыми телами-адсорбентами. Процессы очистки проводят в периодических или непрерывных адсорберах. Достоинством методов является высокая степень очистки, а недостатком – невозможность очистки запыленных газов.

Каталитические методы очистки основаны на химических превращениях токсичных компонентов в нетоксичные на поверхности твердых катализаторов. Очистке подвергаются газы, не содержащие пыли и катализаторных ядов. Используются методы очистки газов от оксидов азота, серы, углерода и от органических примесей. Их проводят в реакторах различной конструкции.

Конденсация. В основе метода лежит явление уменьшения давления насыщенного пара растворителя при понижении температуры. Смесь паров растворителя с воздухом предварительно охлаждают в теплообменнике, а затем конденсируют. Достоинствами метода являются простота аппаратурного оформления и эксплуатации рекуперационной установки. К недостаткам метода относятся: содержание паров летучих растворителей в паровоздушных смесях обычно превышает нижний предел их взрываемости, высокие расходы холодильного агента и электроэнергии и низкий процент конденсации паров. Выход растворителей обычно не превышает 70–90 %.
  1   2   3


1. Физико-химические методы очистки сточных вод
Учебный материал
© nashaucheba.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации