- Охарактеризуйте основні методи очищення газових антропогенних викидів від токсичних речовин.
- Подайте класифікацію методів очищення газових антропогенних
- Ультрафільтрація
- Електродіаліз
- Іонний обмін
- Запропонуйте метод очищення антропогенних викидів від SO 2 для великого підприємства, невеликої котельні та побутового підприємства.
Загальна екологія Аутекологія Предмет та основні поняття загальної екології
 Скачать 1.09 Mb.
|
|
Забруднення поверхневих вод підприємствами гірничо-видобувного комплексу. Основні методи їх очищення. Залежно від походження стічні води розділяються на виробничі, господарсько-побутові і атмосферні. Виробничі води підрозділяються на забруднені (мінеральними, органічними і мінеральними домішками) і нормативно чисті. Води, попутно витягувані при здобичі корисної копалини, розділяються на шахтні, кар'єрні і дренажні, які складають близько 90% всіх стічних вод гірських підприємств. Склад шахтних і кар'єрних вод змінюється в широкому діапазоні залежно від гірничо-геологічних, гідрологічних і технологічних умов. Дренажні води в більшості випадків відносяться до нормативно-чистих. За значенням рН (водневого показника, що є негативним десятковим логарифмом концентрації водневих іонів) шахтні, кар'єрні і дренажні води ділять на нейтральні (рН = 6,5...8,5); кислі (рН < 6,5) і лужні (рН > 8,5). За ступенем мінералізації розрізняють прісні (зміст сухого залишку до 1 г/л), слабосолонуваті (1...3 г/л), солонуваті (3...5 г/л), сильносолонуваті (5...10 г/л), солоні (10...25 г/л), сильно солоні (25...50 г/л) води, а також рассоли — більше 50 г/л. Вміст зважених речовин в шахтних і кар'єрних водах коливається від 10...30 до 500...600 міліграм/л і вище, але зазвичай не перевищує 1000 міліграм/л, а нафтопродуктів — від слідів до 0,2...0,8 міліграм/л і вище. Бактерійна забрудненість може змінюватися в межах 0,001.. .4,0. Колітитр (кількість води, мл, в якому виявляється 1 кишкова паличка) для шахтних вод — від 0,01...0,001 мл до 100 мл. Колііндекс, або найбільш вірогідне число (НВЧ) — кількість кишкових паличок, що знаходяться в 1 л води, для сильнозабрудених вод більше 10000, забруднених більше 100, задовільних більше 10, хороших менше 3. Дуже великий вплив скидання стічних вод гірничих підприємств в малі і середні річки, внаслідок чого їх стік може зрости в 1,5...3,0 і більше разів. При цьому змінюються якості і тепловий режим вод в цих водоймищах. Заходи щодо охорони природних вод особливо актуальні для відкритого способу розробки родовищ корисних копалини, оскільки при такому способі розкриваються всі водоносні горизонти, що залягають в товщі порід, що розробляється, причому депресійні воронки охоплюють обширні прилеглі території. Під нормами водовідведення розуміється максимально допустиме при виробництві одиниці продукції або виконуваної роботи кількість стічних вод, що відводяться. У основі норм водовідведення шахт і розрізів лежать питомі значення приток шахтних, кар'єрних і дренажних вод. Завдання нормування і класифікація норм водовідведення аналогічні нормам водоспоживання. Екологічна стратегія гірничого підприємства в раціональному водокористуванні повинна базуватися на обліку водного чинника на всіх рівнях гірського циклу, починаючи з геологорозвідки родовища і закінчуючи використанням отриманого продукту споживачем. На стадії обґрунтування схем розтину і розробки родовища необхідно передбачати заходи, максимально знижуючі водопритоки і порушення гідрології району. По ступеню екологічності вживані системи водозбору і водовідливу можна класифікувати на три групи. До першої групи — пасивною — відносяться системи, основна мета яких — відкачування вод з гірських вироблень. Друга група — активна — об'єднує системи, призначені для видачі на поверхню вод із стабільними параметрами якості і пониженим змістом зважених речовин (для чого необхідні великі розміри водозбірників і резервуарів освітлювачів). Найбільш прогресивна маловідхідна група систем водозбору і водовідливу, в яких максимально використовується шахтна вода без попередньої видачі її «на гора». При цьому до заходів активної системи додаються селективне відкачування і спеціальні очисні споруди, розміщені в підземних гірських виробленнях. Вимоги до стічних вод, що скидаються.Щоб не порушувалася робота споруд і не погіршувалися умови експлуатації, що скидаються в міську каналізацію води повинні задовольняти певні вимоги. Основні з них: виробничі стічні води не повинні бути агресивними по відношенню до матеріалів каналізаційних мереж, споруд і їх устаткування; не повинні містити домішок такої великої і питомої ваги, які могли б засмічувати каналізаційну мережу або відкладатися на дні і на стінках труб і каналів; не повинні містити горючих домішок (бензину, нафти, масел, ефірів і тому подібне), а також розчинених газоподібних речовин, які можуть утворити вибухонебезпечні суміші в трубах і каналах каналізаційної мережі, в приймальних резервуарах насосних станцій і в очисних спорудах; температура суміші міських і виробничих стічних вод в місці випуску не повинна перевищувати 40°С. Умови випуску гірничопромислових стічних вод в поверхневі водоймища (річки, озера, водосховища, морить) регламентовані «Правилами охорони поверхневих вод від забруднення стічними водами» і залежать від народногосподарської значущості водоймищ і характеру водокористування. І хоча вони допускають деяке погіршення якості води у водоймищах після випуску в них стічних вод, це не повинно відбиватися на житті водоймища і на можливості подальшого його використання як джерела водопостачання або для культурних і спортивних потреб населення. По цих правилах заборонено спускати у водоймища стічні води: • стабільні речовини, що містять, не схильні біохімічному, хімічному і фізичним процесам самоочищення, а також радіоактивні речовини; • що усуваються (з дотриманням техніко-економічних умов) шляхом впровадження раціональної технології, максимального використання в оборотній системі водопостачання; • цінні відходи, що містять, які можуть бути утилізованими. Концентрація більшості різноманітних органічних і мінеральних речовин, що містяться в стічній воді, що спускається у водоймища, нормована. При розрахунках скидання промстоків враховують максимально можливе розбавлення стічних вод, яке можна забезпечити як процесами змішення, обумовленого природними умовами водоймища, так і спеціальними інженерними заходами (розосередженим випуском стічних вод по живому перетину річки, глибинними випусками в озера і моря, перемішуванням за допомогою насосів), що передбачають якнайповніше розбавлення стічних вод в створі випуску. Зіставляючи кількість забруднень, яка може бути прийнята даним водоймищем і яка міститься в неочищених стічних водах, визначають необхідний ступінь і вибирають метод попередньою, до випуску у водоймище, очищення. Очищення стічних вод на підприємствах може здійснюватися за однією з таких схем: — очищення стічних вод на заводських очисних спорудах; — очищення стічних вод після їхнього забруднення на заводських, а потім на міських очисних спорудах з подальшим спуском у водойми; — безперервне очищення промислових вод та розчинів на локальних очисних спорудах протягом певного часу, після чого вони передаються на регенерацію, після регенерації повертаються в оборот та лише після з'ясування неможливості регенерації усереднюються і передаються на заводські очисні споруди та утилізуються. Способи очищення забруднених промислових вод можна об'єднати в такі групи: механічні, фізичні, фізико-механічні, хімічні, фізико-хімічні, біологічні, комплексні.
викидів від токсичних речовин. Методи очищення викидів від газоподібних речовин за характером фізико-хімічних процесів з очищуваними середовищами поділяються таким чином: — промивання викидів розчинниками, що не сполучаються із забруднювачами (метод абсорбції); — промивання викидів розчинами, що вступають в хімічне з'єднання з забруднювачами (метод хемосорбції); — поглинання газоподібних забруднювачів твердими активними речовинами (метод адсорбції); — поглинання та використання каталізаторів; — термічна обробка викидів; — осаджування в електричних та магнітних полях; — виморожування. Метод абсорбції базується на розділенні газоповітряної суміші на складові частини шляхом поглинання шкідливих компонентів абсорбентом. В якості абсорбентів вибирають рідини, здатні поглинати шкідливі домішки. Для видалення з викидів аміаку, хлористого та фтористого водню використовується вода. Один кілограм води здатен розчинити сотні грамів хлористого водню та аміаку. Сірчисті гази у воді розчиняються погано, тому витрата води у цьому випадку дуже велика. Для видалення з викидів ароматичних вуглеводнів, водяної пари та інших речовин застосовується сірчана кислота. Для здійснення процесу очищення газових викидів методом абсорбції застосовуються плівкові, форсункові, трубчасті апарати – абсорбери. Метод хемосорбції базується на поглинанні газів та пари твердими поглиначами з утворенням хімічних сполук. Цей метод використовується при очищенні викидів через вентиляції гальванічних дільниць. При цьому розчинником для очищення викидів від хлористого водню є розчин їдкого натру. Цей метод використовується також для очищення викидів від окисів азоту. Метод адсорбції базується на селективному вилученні з газових сумішей шкідливих домішок за допомогою твердих адсорбентів. Найбільш широко як адсорбент застосовується активоване вугілля, іонообмінні смоли та ін. Геометричні параметри адсорбента вибираються та розраховуються номограмами або за аналітичними залежностями. Каталітичний метод базується на перетворенні токсичних компонентів викидів у менш токсичні або нешкідливі за рахунок використає каталізаторів. В якості каталізаторів використовують платину, метали платинового ряду, окиси міді, двоокис марганцю, п'ятиокис ванадію тощо. Каталітичний метол використовується для очищення викидів від окису вуглецю за рахунок його окислення до двоокису вуглецю. Термічний метод базується на допалюванні та термічній нейтралізації шкідливих речовин у викидах. Цей метод використовується тоді, коли шкідливі домішки у викидах піддаються спаленню. Термічний метод ефективний у випадку очищення викидів від лакофарбових та просочувальних дільниць. Системи термічного та вогневого знешкодження забезпечують ефективність очищення до 99 %. Загалом послідовність вибору типу очисних пристроїв та фільтрів така: — виявлення характеристик викидів (температура, вологість, вид та концентрація домішок, токсичність, дисперсність тощо); — визначення типу очисного пристрою або фільтра за витратою газу, необхідним ступенем очищення, можливостями виробництва та іншими факторами; — знаходження робочої швидкості газів; — техніко-економічний аналіз можливих варіантів очищення; — розрахунок параметрів очисного пристрою; — проектування та вибір очисного пристрою або фільтра. При виборі засобів очищення викидів в атмосферу слід керуватися такими рекомендаціями: — сухі механічні способи та пристрої не ефективні при видаленні дрібнодисперсного та липкого пилу; — мокрі методи не ефективні при очищенні викидів, в котрих містяться речовини, що погано злипаються і утворюють грудки; — електроосаджувачі не ефективні у випадку видалення забруднень з малим питомим опором і котрі погано заряджаються електрикою; — рукавні фільтри не ефективні для очищення викидів з липкими та зволоженими забрудненнями; — мокрі скрубери не можна застосовувати для роботи поза приміщеннями в зимових умовах.
викидів від токсичних речовин за типом процесу, на якому вони засновані. Основне очисне обладнання, що використовується в процесах очищення газоповітряних викидів. + Див пит. 10. Класифікація апаратів очистки газоповітряних викидів. Очищення здійснюється за допомогою спеціального газоочисного устаткування, яке складається з одного або декількох апаратів, допоміжного устаткування та комунікацій, призначених для вилову з відпрацьованих газів та вентиляційного повітря шкідливих домішок. Газоочисним апаратом називається елемент газоочисної установки, в якому відбувається певний вибірковий процес вилову твердих, рідких та газоподібних речовин.Всі апарати по методам очищення підрозділяють на шість групп: 1 Сухе інерційне очищення газів від пилу( Гравітаційні, Інерційні, Відцентрові ) 2 Мокре очищення газів від пилу, рідких та газоподібних домішок (Порожнисті ,Насадочні ,Барботажно-пінні ,Ударно-інерційні ,Відцентрові ,Турбулентні) 3 Очищення газів методом фільтрації від пилу ( Зернисті, Волокнисті, Тканинні ) 4 Електричне очищення газів від пилу та туману Однозональні Двохзональні Електромагнітні 5 Хімічне очищення газів від газоподібних домішок (Абсорбційні ,Адсорбційні ,Хемосорбційні ) 6 Термічне та термокаталітичне очищення газів від газоподібних домішок. 1. Відцентрові апарати. У цю групу входять циклони, вихрові та відцентрові ротаційні пиловловлювачі. Очищення газу від пилу засновано на використанні відцентрової сили, що розвивається при обертовому русі газового потоку. В залежності від вимог до очищення газу, та дисперсного складу пилу вони можуть бути використані як самостійні газоочисні прилади або в поєднанні з іншими газоочищувачами як апарати першого та другого ступеню очищення. Циклони мають просту конструкцію, велику пропускну спроможність і нескладні в експлуатації. Запилене повітря з великою швидкістю вводиться тангенціально у верхню частину циклону, що має вигляд апарату закручування. Сформований тут закручений потік опускається по кільцевому простору (що утворюється циліндричною частиною циклона та вихлопною трубою* в його конічну частину, а потім, продовжуючи крутитись, виходить через вихлопну трубу. При цьому частки пилу з достатньо великою масою під дією відцентрових сил відділяються від потоку, притискаються до стінки апарату, гальмуються і під дією гравітації опускаються в бункер циклона. Чим крупніші будуть частки, завислі в потоці повітря, і чим більша буде швидкість обертання потоку, тим ефективніше буде очищатись газ. Для очищення великого об'єму газу доцільно використовувати групу циклонів меншого розміру або батарейний циклон (мультициклон*, який складається з групи паралельно включених циклонів невеликого діаметру, розміщених у загальному корпусі. Вихрові пиловловлювачі відносяться до прямоточних апаратів відцентрової дії. Вони відрізняються від циклонів високою (до98 - 99%* ефективністю очищення газів від дрібнодисперсних часток пилу (3 - 5 мкм*, меншою питомою витратою енергії і можливістю очищення газів з більш високою температурою (до 973 К*. У той же час вихрові пиловловлювачі більш складні по будові та експлуатації, вимагають встановлення додаткового дутного пристрою для подачі вторинного повітря. Відцентрові ротаційні пиловловлювачі являють собою апарати, в яких пилогазовій суміші надається обертальний рух робочим колесом. При цьому під дією відцентрової сили та сили Коріоліса із запиленого газу видаляється пил. Інерційні апарати. До них відносяться інерційні пиловловлювачі ("пилові мішки"), пилоосаджувачі з перегородкою, що відбиває частки, а також жалюзійні пиловловлювачі. У таких апаратах використовується сила інерції часток, що виникає при зміні напрямку або швидкості руху газового потоку. Ці апарати застосовуються для попереднього очищення газу від пилових часток розміром більше 25 - 30 мкм. Ступінь вловлювання пилу в них досягає 65 - 85% при швидкості руху газів від 1 до 10 м/с. 2. Порожнисті газопромивачі. У цих апаратах запилені гази пропускаються через завісу розпиленої рідини, частки пилу захоплюються краплинами рідини й осідають разом з ними, а очищені гази видаляються з апарату. У групу порожнистих газопромивачів включають зрошувані газоходи, промивні камери й порожнисті форсункові скрубери. Зрошувані газоходи являють собою найпростіші газопромивачі, коли ряд форсунок вбудовується в газохід або димар для створення водяних завіс на шляху запиленого газового потоку. Ефективність очищення газу в подібному пристрої невисока і складає усього 50-60% навіть при вловлюванні часток крупніше 20 мкм. Промивні камери споруджуються з металу, залізобетону або цегли. Всередині камери в декілька рядів, частіше усього в шаховому порядку, розміщують форсунки. Розміри вибираються так, щоб швидкість руху газів у камері складала 1,5 - 2,5 м/с, а час перебування - не менше 3 с. Гідравлічний опір промивних камер разом із бризковловлювачами не перевищує 300 - 500 Па. Порожні форсункові скрубери являють собою колону (вежу*круглого або прямокутного перетину, у якій здійснюється контакт між очищуваними газами і краплями рідини, що розпорошується форсунками). По напрямку руху газів і рідини порожні скрубери діляться на 3 групи: протитокові, прямоточні і з поперечним підведенням рідини. Звичайно застосовуються апарати першої групи - із протинаправленим рухом газів і рідини. Швидкість газового потоку в порожніх скруберах складає 0,6 - 1,2 м/с, а у швидкісних із краплевловлювачами – 5-8 м/с. Форсунки встановлюються в один або декількох перетинах - ярусами або по осі апарата. Гідравлічний опір порожніх скруберів без краплевловлювача і газорозподільної тарілки не перевищує 250 Па. Досить висока ефективність очищення газів від пилу забезпечується при вловлюванні часток, розмір яких перевищує 10 мкм. Насадочні газопромивачі. Вони являють собою скрубери, в яких вміщений заповнювач (насадка*. У якості насадки застосовуються: галька, кокс, кільця з перегородками, кільця Рашига або Палля, сідла Берля або «Италлокс», кульки з полімерних матеріалів, скла або пористої гуми. Більш тісний контакт газу з рідиною забезпечує кращу ефективність цих апаратів у порівнянні з порожніми скруберами. Устрій та принцип роботи даних апаратів наведено на рис. 2.9(б*. Апарати з нерухомою насадкою знаходять застосування при уловлюванні тонкої пилюки у виді туманів, добре розчинного пилу, а також при спільному протіканні процесів пиловловлення, охолодження газів і абсорбції. Витрата зрошуваної рідини у них складає 1,3 - 2,6 кг/м3. Ефективність при вловлюванні часток крупніше 2 мкм перевищує 90 %. Нестачею цих апаратів є засмічення каналів, утворених елементами насадки, зволоженим пилом, що веде до різкого зростання гідравлічного опору і зниженню продуктивності скрубера. Апарати з рухомою кульовою насадкою цього недостатку не мають, тому що насадка знаходиться в постійному русі, і пил при цьому змивається, а міжелементний простір регулюється напором газу в апараті. Для забезпечення вільного переміщення насадки в газорідинній суміші щільність кульок не повинна перевищувати щільності рідини. Оптимальними є кульки діаметром 20 - 40 мм і насипною щільністю 100 - 300 кг/м3; витрата зрошувальної рідини у межах 4-6 кг/м3; гідравлічний опір 300 - 1400 Па; продуктивність по газах - 3000-40 000 мз/г. Барботажно-пінні апарати. У цих апаратах частки осаджуються на рідкій плівці під дією сил інерції, гравітації і дифузії при русі газу у вигляді пухирців через шар рідини товщиною 50-100 мм. Через малу швидкість газового потоку, що проходить через рідину (звичайно вони характеризуються малою пропускною спроможністю*, у чистому вигляді їх використовують, головним чином, для поглинання хімічних речовин, що видаляються з газової суміші. Для вловлювання пилу одержали поширення пінні пиловловлювачі, у яких за рахунок збільшення швидкості потоку газу над шаром рідини утворюється шар піни висотою 100-200 мм. Наявність турбулізованого пінного шару сприяє підвищенню ступеня очищення, однак при цьому зростає і гідравлічний опір. Оптимальна висота шару піни складає 80-100 мм, це відповідає швидкості газоповітряної суміші в апараті 2-2,5 м/с. Істотна нестача всіх пінних апаратів - неприпустимість великих коливань у кількостях очищуваного газу, тому що це порушує режим піноутворення. Барботажно-пінний прилад складається з корпусу який перегороджується горизонтальною пластиною з рівномірно розташованими отворами. Запилений газ подається під пластину через вхід і вже очищений відводиться через трубу верхньої частини апарату. При швидкості газу до 1 м/с спостерігається барботажний режим, при якому повітря проходить повз рідину у вигляді окремих бульбашок. При зростанні швидкості повітряного потоку барботажний режим переходить у пінний. Сучасні конструкції барботажно-пінних апаратів забезпечують високу ефективність очищення газу від дрібнодисперсного пилу (95 - 96%* при питомих витратах рідини 0,2 - 0,5 кг/м3. Гідравлічний опір складає 300 - 500 Па, продуктивність не перевищує 60 000 м3/г. Ударні-інерційні апарати. Вони складають досить численну групу пиловловлювачів, у яких контакт газів із рідиною здійснюється за рахунок удару газового потоку об поверхню рідини з наступним пропусканням газорідинної суспензії через отвори різної конфігурації або безпосереднього її відводу в сепаратор рідкої фази. Особливістю апаратів ударної дії є повна відсутність засобів переміщення рідини. Тому вся енергія, необхідна для створення поверхні контакту, підводиться через газовий потік. До цього типу апаратів відносяться скрубер ударної дії (СУД*, пиловловлювачі типу ПВМ (пиловловлювач вентиляційний мокрий*, гідродинамічний пиловловлювач ПВ-2, ротоклони типу N, РПА та багато ін. Продуктивність даних апаратів 3000-4000 м3/г, гідравлічний опір змінюється в межах 400 - 4300 Па, ефективність очищення при вловлюванні часток крупніше 3 мкм складає 98 - 99%. 3. Зернисті фільтри. Вони можуть працювати при температурах 700-1100 С, в умовах агресивного середовища і здатні витримувати великі механічні навантаження, перепади тиску і різкі зміни температури. Розрізняють наступні два типи зернистих фільтрів: зернисті (насадочні або насипні*, у яких елементи, що вловлюють (галька, гравій, пісок, шлак, керамічні кільця, гранули і т.д.*, не зв'язані жорстко один з одним. До них відносять статичні (нерухомі* шарові фільтри, динамічні (рухливі* шарові фільтри з гравітаційним переміщенням сипучого середовища, псевдоскраплені шари; жорсткі пористі фільтри, у яких зерна міцно зв'язані один з одним у результаті спікання, пресування або склеювання й утворюють міцну нерухому систему. До цих фільтрів відносяться пориста кераміка, пористі метали, пористі пластмаси. У нашій країні розроблені зернисті насадкові фільтри серії ЗФ з фільтруючою поверхнею однієї секції від 1 до 5,4 м2, що при комплектуванні в групи забезпечує пропускну спроможність у них 3000 - 150 000 м3/г. Гідравлічний опір у них складає 500-1500 Па. При концентрації пилу в газовому потоці на вході в агрегат до 15 г/м3 ступінь очищення складає 95- 99%. Зернисті жорсткі керамічні і металокерамічні фільтри дозволяють уловлювати навіть субмікронні частки і практично цілком затримують частки більш 1 мкм. Залишкова концентрація звичайно складає при цьому менше 1 мг/м3. Гідравлічний опір у них досягає 6000 Па. Ефективність їх складає до 99,9 %. Ці фільтри дорогі, малопродуктивні і чутливі до різких перепадів температур. Вони застосовуються для виділення з гарячих потоків цінних пиловидних продуктів і в енергетичних ядерних реакторах для очищення діоксиду вуглецю. Волокнисті фільтри. Вони являють собою апарати, у яких у якості фільтруючої поверхні виступають шари волокнистого матеріалу різної товщини. Це фільтри об'ємної дії, розраховані на вловлювання і накопичення пилових часток переважно по всій глибині шару. Їх умовно підрозділяють на тонковолокнисті, глибокі і грубоволокнисті фільтри. Тонковолокнисті фільтри застосовуються для уловлювання високодисперсних аерозолей з ефективністю не менше 99 % по найбільше проникаючих частках (розміром 0,05 - 0,5 мкм* у вигляді тонких листів або об'ємних шарів із фільтруючими матеріалами з тонких або ультратонких волокон (діаметром менше 5 мкм*. Опір чистих фільтрів не перевищує 200 - 300 Па, забитих пилом -700 - 1500 Па. У якості фільтруючого середовища частіше усього використовується матеріал типу ФП (фільтри Петрянова*, що представляє собою шари синтетичних волокон діаметром 1 - 2 мкм, нанесені на марлеву підкладку або основу з більш товстих волокон. Регенерація фільтрів тонкого очищення після забивання пилом практично неможлива. Глибокі волокнисті фільтри складаються із глибокого лобового шару грубих волокон і більш тонкого замикаючого шару тонких волокон, щільність упаковування волокон змінюється по глибині. Грубоволокнисті фільтри (грубого або попереднього очищення* мають порівняно низький початковий аеродинамічний опір (100 - 200 Па* і високу пилоємність. Такі фільтри значно дешевше, ніж фільтри тонкого очищення, і їх можна легко заміняти або регенерувати. Фільтрувальний матеріал для таких фільтрів складається із суміші волокон, діаметр яких підбирається в залежності від необхідного ступеня очищення газової суміші і прийнятного аеродинамічного опору фільтра. Тканинні фільтри широко застосовують у промисловості для очищення технологічних газів і вентиляційного повітря. У якості фільтрувального матеріалу в них використовують різні тканини (бавовняні, вовняні, нітронові, лавсанові й ін.*. Тканинні фільтри розрізняють по наступних ознаках: - формі фільтрувальних елементів (рукавні, плоскі, клинові й ін.* і наявності в них опорних пристроїв (каркасні, рамні*; - місцю розташування вентилятора щодо фільтра (всмоктувальні, нагнітальні*; - способові регенерації тканини (струшувані, із зворотним продуванням, із віброструшуванням, з імпульсним продуванням і ін.*; - наявності і формі корпуса для розміщення тканини (прямокутні, циліндричні, безкамерні*; - числу секцій в установці (однокамерні, багатосекційні*; - виду використовуваної тканини. Способи очищення забруднених промислових вод можна об'єднати в такі групи: механічні, фізичні, фізико-механічні, хімічні, фізико-хімічні, біологічні, комплексні. Механічні способи очищення застосовуються для очищення стоків від твердих та масляних забруднень. Механічне очищення здійснюється одним з таких методів: — подрібнення великих за розміром забруднень у менші за допомогою механічних пристроїв; — відстоювання забруднень зі стоків за допомогою нафтовловлювачів, пісковловлювачів та інших відстійників; — розділення води та забруднювачів за допомогою центрифуг та гідроциклонів; — усереднення стоків чистою водою з метою зниження концентрації шкідливих речовин та домішок до рівня, при котрому стоки можна скидати у водойми або в каналізацію; — вилучення механічних домішок за допомогою елеваторів, решіток, скребків та інших пристроїв; — фільтрування стоків через сітки, сита, спеціальні фільтри, а найчастіше — шляхом пропускання їх через пісок; — освітлення води шляхом пропускання її через пісок або спеціальні пристрої, наповнені композиціями або мінералами, здатними поглинати завислі частки. Вибір схеми очищення води від завислих часток та нафтопродуктів залежить від виду та кількості забруднень, необхідного ступеня очищення. Фізико-механічні способи очищення стоків та води базуються на флотації, мембранних методах очищення, азотроп-ній відгонці. Флотація — процес молекулярного прилипання частинок забруднень до поверхні розподілу двох фаз (вода — повітря, вода — тверда речовина). Процес очищення СПАР, нафтопродуктів, волокнистих матеріалів флотацією полягає в утворенні системи "частинки забруднень — бульбашки повітря", що спливає на поверхню та утилізується. За принципом дії флотаційні установки класифікуються таким чином: — флотація з механічним диспергуванням повітря; — флотація з подачею повітря через пористі матеріали; — електрофлотація; — біологічна флотація. Зворотний осмос (гіперфільтрація) — процес фільтрування стічних вод через напівпроникні мембрани під тиском. При концентрації солей 2—5 г/л повинен бути тиск до 1 МПа, а при концентрації солей 10—ЗО г/л — близько 10 МПа. Ультрафільтрація — мембранний процес розподілу розчинів, осмотичний тиск котрих малий. Застосовується для очищення стічних вод від високомолекулярних речовин, завислих частинок та колоїдів. Електродіаліз — процес сепарації іонів солей в мембранному апараті, котрий здійснюється під впливом постійного електричного струму. Електродіаліз застосовується для де-мінералізації стічних вод. Основним обладнанням є електро-діалізатори, що складаються з катіонітових та аніонітових мембран. Хімічне очищення використовується як самостійний метод або як попередній перед фізико-хімічним та біологічним очищенням. Його використовують для зниження корозійної активності стічних вод, видалення з них важких металів, очищення стоків гальванічних дільниць, для окислення сірководню та органічних речовин, для дезинфекції води та її знебарвлення. Нейтралізація застосовується для очищення стоків гальванічних, травильних та інших виробництв, де застосовуються кислоти та луги. Нейтралізація здійснюється шляхом змішування кислих стічних вод з лугами, додаванням до стічних вод реагентів (вапно, карбонати кальцію та магнію, аміак тощо) або фільтруванням через нейтралізуючі матеріали (вапно, доломіт, магнезит, крейда, вапняк тощо). Окислення застосовується для знезараження стічних вод від токсичних домішок (мідь, цинк, сірководень, сульфіди), а також від органічних сполук. Окислювачами є хлор, озон, кисень, хлорне вапно, гіпохлорид кальцію тощо. Розглянемо фізико-хімічні методи. Коагуляція — процес з'єднання дрібних частинок забруднювачів в більші за допомогою коагулянтів. Для позитивно заряджених частинок коагулюючими іонами є аніони, а для негативно заряджених — катіони. Коагулянтами є вапняне молоко, солі алюмінію, заліза, магнію, цинку, сірчанокислого кальцію, вуглекислого газу тощо. Коагулююча здатність солей тривалентних металів в десятки разів вища, ніж двовалентних і в тисячу разів більша, ніж одновалентних. Флокуляція — процес агрегації дрібних частинок забруднювачів у воді за рахунок утворення містків між ними та молекулами флокулянтів. Флокулянтами є активна кремнієва кислота, ефіри, крохмаль, целюлоза, синтетичні органічні полімери (поліакриламід, поліоксиетилен, поліакрилати, поліетиленаміни тощо). Для освітлення води одночасно використовуються коагулянти та флокулянти, наприклад, сірчанокислий алюміній та поліакриламід ППА. Коагуляція та флокуляція здійснюються у спеціальних ємностях та камерах. При очищенні води використовується і електрокоагуляція — процес укрупнення частинок забруднювачів під дією постійного електричного струму. Сорбція — процес поглинання забруднень твердими та рідкими сорбентами (активованим вугіллям, золою, дрібним коксом, торфом, селікагелем, активною глиною тощо). Адсорбційні властивості сорбентів залежать від структури пор, їхньої величини, розподілу за розмірами, природи утворення. Активність сорбентів характеризується кількістю забруднень, що поглинаються на одиницю їхнього об'єму або маси (кг/м3). Розрізняють три види сорбційних процесів очищення стоків: абсорбція, адсорбція, хемосорбція. При абсорбції поглинання забруднень здійснюється всією масою (об'ємом) абсорбованої речовини. При адсорбції поглинання забруднювачів відбувається тільки поверхнею адсорбента за рахунок молекулярних сил двох тіл, що взаємодіють. При хемосорбції поглинання забруднювачів сорбентом відбувається з утворенням на поверхні розподілу нового компонента або фази. Вибір сорбента визначається характером та властивостями забруднень. Процес очищення стоків різними видами сорбентів здійснюється в спеціальних колонах, заповнених сорбентами. Екстракція — вилучення зі стічних вод цінних речовин за допомогою екстрагентів, котрі повинні мати такі властивості: високу екстрагуючу здатність, селективність, малу розчинність у воді, мати густину, що відрізняється від густини води, невелику питому теплоту випаровування, малу теплоємність, бути вибухобезпечними та нетоксичними, мати невелику вартість. Іонний обмін базується на вилученні зі стічних вод цінних домішок хрому, цинку, міді, ПАР за рахунок обміну іонами між домішками та іонітами (іонообмінними смолами) на поверхні розподілу фаз "розчин — смола". За знаком заряду іоніти поділяються на катіоніти та аніоніти, котрі мають відповідно кислі та лужні властивості. Іоніти можуть бути природними та синтетичними. Практично застосовуються природні іоніти типу алюмосилікатів, гідроокислів та солей багатовалентних металів, іоніти з вугілля та целюлози та різноманітні синтетичні іонообмінні смоли. Основною властивістю іонітів є їхня поглинальна здатність — обмінна ємність (кількість грам-еквівалентів у стічній воді, що поглинається їм іоніту до повного насичення). Після механічних, хімічних та фізико-хімічних методів очищення у стічних водах можуть знаходитись різноманітні віруси та бактерії (дизентерійні бактерії, холерний вібріон, збудники черевного тифу, вірус поліомієліту, вірус гепатиту, цитпатогенний вірус, аденовірус, віруси, що викликають захворювання очей). Тому з метою запобігання захворюванням стічні води перед повторним використанням для побутових потреб підлягають біологічному очищенню. Стерилізація води здійснюється шляхом нагрівання, хлорування, озонування, обробки ультрафіолетовими променями, біообробки, електролізу срібла, коли анодом є срібний електрод, а катодом — вугілля. Іони срібла мають бактерицидну дію. Для стерилізації 20 м3 потрібно виділити з анода 1 г срібла. Другий метод електролізної обробки води полягає в додаванні до води кухонної солі, котра при пропусканні струму розкладається, виділяючи вільний хлор. Біологічне очищення здійснюється в біофільтрах, в перо тенках, в окислювальних каналах, в біотенках, в аеротенках із заповнювачами. Біологічне очищення може здійснюватися і в природних умовах на полях зрошення, полях фільтрації, у біологічних водоймах. Залежно від мікроорганізмів, котрі беруть участь у руйнуванні органічних речовин, розрізняють аеробне (окислювальне) та анаеробне (відновлювальне) біологічне очищення стічних вод. У виробничих умовах часто доводиться використовувати комплексні методи очищення, котрі базуються на механічних, хімічних, фізико-хімічних, біологічних способах та пристроях для вилучення забруднень.
великого підприємства, невеликої котельні та побутового підприємства. Очистка викидів від сірчистого ангідриду Великі за масштабами і постійні у часі антропогенні викиди сірчистого ангідриду в атмосферу, з одного боку, та його цінність як сировини для отримання сульфатної кислоти з другого зумовлює домінування циклічних способів при проведенні очистки. За характером поглинача та природі масообмінного процесу ці методи поділяються на абсорбційного та адсорбційного типу. Циклічні методи абсорбційного типу 1. Як адсорбент використовується вода. Сірчистий ангідрид поглинається рідкою фазою. Сірчистий ангідрид погано розчиняється у воді, тому для його адсорбції необхідно велика кількість абсорбенту, що значно підвищує собівартість процесу. Так, наприклад, при вихідній концентрації сірчистого ангідриду в газі 4% для поглинання 1 тони сірчистого ангідриду потрібно при 10°С 140 тон води, при 20°С 200 тон води. Регенерація абсорбенту проводиться шляхом нагрівання до 100°С. 2. Як абсорбент використовується водний розчин сульфіту натрію Сірчистий ангідрид поглинається рідкою фазою. Поглинання відбувається при кімнатній температурі. Регенерація адсорбенту проводиться шляхом нагрівання суміші до температури 130 –135°С. Частина сульфіту натрію при нагріванні утворює тверду фазу, яку відділяють для і знову використовують при приготуванні абсорбційного розчину. Сірчистий ангідрид, сконцентрований при використанні даного поглинача має високу чистоту і може бути без попередньої підготовки використаний як сировина для отримання сульфатної кислоти. При проведенні регенерації розчину відбувається побічна реакція, що призводе до непродуктивній витраті реагентів і зумовлює необхідність швидкої заміни абсорбуючого розчину. Для попередження проходження такої реакції до розчину додають добавки антиоксидантів, таких як гідрохінон, парафенілетилендіамін, формалін та інші. Свіжий розчин абсорбенту готують шляхом абсорбції сірчистого ангідриду розчином їдкого натру. До переваг даного методу відносяться висока швидкість абсорбції, компактність та доступність необхідного обладнання, незначні капітальні та експлуатаційні затрати, ефективність очистки газів від сірчистого ангідриду, а також можливість роботи при змінних навантаженнях і висока чистота сконцентрованого сірчистого ангідриду. 3. Як абсорбент використовується водні розчини аміаку та сульфіту амонію. Сірчистий ангідрид поглинається рідкою фазою. Поглинання відбувається при низьких температурах (до 25˚С*. Регенерація адсорбенту проводиться шляхом нагрівання суміші до температури 100 –110°С. При проведенні регенерації розчину відбувається побічна реакція, що призводе до непродуктивній витраті реагентів і зумовлює необхідність швидкої заміни абсорбуючого розчину. Для попередження проходження такої реакції до розчину додають добавки антиоксидантів, таких як гідрохінон, парафенілетилендіамін, формалін та інші. Регенерація розчина-поглинача, що відбирається під час періодичного відновлення реакційної суміші відбувається або в автоклавах при підвищеному тиску з утворенням сульфату амонію та сірки, або при шляхом обробки розчину гідрооксидом кальцію. Суміш сульфату та сульфіту кальцію використовують як будівельний матеріал. До переваг методу відносяться більш низькі, порівняно з попереднім методом капітальні затрати на будівництво очисних споруд, висока швидкість та ефективність поглинання сірчистого ангідриду та практичне застосування продуктів побічних реакцій. До недоліків методу відносяться великі затрати, та технологічні втрати аміаку. 4. Як абсорбент використовується водний розчин аміаку. Сірчистий ангідрид поглинається рідкою фазою. Стадія виділення сірчистого ангідриду як вторинної сировини полягає у обробці поглинаючого розчину сильними мінеральними кислотами. Використовуються розведенні, забрудненні технічні сульфатну, нітратну або фосфорну кислоти, що є відходами відповідних виробництв. Солі амонію, що утворюються, є цінною сировиною при виробництві мінеральних добрив. 5. Як абсорбент використовується суміш ароматичних амінів з водою, як правило суміш рівних кількостей ксилідину і води. Застосовується для очистки газів з високим вмістом сірчистого ангідриду 2-10%*. Сірчистий ангідрид поглинається рідкою органічною фазою. Отримана комплексна сполука добре розчинна у воді і переходе до водної фази. Як сировини виділення сірчистого ангідриду відбувається при нагріванні суміші до 100˚С глухою парою. До недоліків метода відноситься протікання побічної реакції окислення ксилідинсульфіту, що добре розчинний у воді до ксилідинсульфату та ксилідинтіосульфату, які по мірі накопичення випадають у осад. Для попередження утворення осаду до поглинаючого розчину додають певну кількість гідрооксиду натрію та карбонату натрію, що розкладають ксилідинсульфат та ксилідинтіосульфат. Для попередження накопичення значних кількостей сульфату та тіосульфату натрію поглинаючий розчин подають на розділення в спеціальну установку, де відбувається його розшарування на два шари – верхній ксилідиновий* та нижній водний*. Частину водного розчину, що містить сульфат та тіосульфат натрію видаляють і замінюють на свіжий. 6. Магнезитовий метод. Як адсорбент використовують суспензію оксиду магнію і сульфіту магнію в водному розчині сульфіт-бісульфіт-сульфата магнію. Оксид магнію повертається на стадію абсорбції, сірчистий ангідрид має високу чистоту і без попередньої очистки може бути використаний як сировина для виробництва сульфатної кислоти. 7. Цинковий метод. Аналогічний магнезитовому методу. Як абсорбент використовується суспензія оксиду цинку. Відмінність даного методу полягає у можливості проведення очистки газоповітряних викидів з температурою 200-250˚С. |