Очистка промышленных вентвыбросов

Размещено на http://www.allbest.ru/

Канализация. Виды и конструкции канализаций

В результате повседневной деятельности человека образуются загрязнения различного характера. К таким загрязнениям относятся физиологические отбросы человека и животных, загрязненные воды ванн, бань, прачечных, от мытья посуды, помещений, улиц и пр. В большом количестве образуются загрязнения и на промышленных предприятиях.

Вода, которая была использована для различных нужд и получила при этом дополнительные примеси (загрязнения), изменившие ее химический состав или физические свойства, называется сточной жидкостью или сточной водой.

В зависимости от происхождения сточные воды разделяют на бытовые (хозяйствено-фекальные), производственные (промышленные) и атмосферные. Бытовые сточные воды по природе загрязнения делятся на фекальные, поступающие из уборных, и хозяйственные, поступающие из раковин, ванн, трапов, бань,. прачечных и др.

Производственные сточные воды образуются в результате загрязнения воды в процессе использования ее в производстве. В зависимости от вида и степени загрязнения такие сточные воды делятся на загрязненные и условно чистые. Загрязненные производственные сточные воды могут подразделяться на содержащие, в основном, органические минеральные загрязнения. Условно чистые воды, в которых содержится весьма малое количество загрязнений, можно спускать в водоем без очистки.

Атмосферные сточные воды образуются в результате выпадения дождей и таяния снега и делятся соответственно на дождевые и талые.

Накопление сточной воды на поверхности и в глубине почвы, а также в водоемах загрязняет окружающую среду, исключает возможность использования водоемов для хозяйственных целей и является причиной инфекционных заболеваний.

Для обеспечения санитарного благополучия городов, населенных пунктов и промышленных предприятий необходимо своевременно удалять с их территорий сточные воды в систему канализации.

Канализация представляет собой комплекс инженерных сооружений и мероприятий, предназначенных для следующих целей:

- приема сточных вод в местах образования и транспортирования их к очистным сооружениям;

- очистки и обеззараживания сточных вод;

- утилизации полезных веществ, содержащихся в сточных водах и в их осадке;

- выпуска очищенных вод в водоем.

Существуют два вида канализации: вывозная и сплавная. При сплавной канализации сточные воды по подземным трубопроводам транспортируются на очистные сооружения, где их подвергают интенсивной очистке преимущественно в искусственно созданных условиях. Очищенные сточные воды спускают в ближайшие водоемы. Для сплавной канализации необходимо сооружение в зданиях внутреннего водопровода. Твердые отбросы (мусор) при сплавной канализации вывозят специальным транспортом.

Расход бытовых сточных вод зависит от числа жителей, пользующихся канализацией, и от нормы водоотведения бытовых вод. Расход производственных сточных вод зависит от количества выпускаемой продукции и нормы водоотведения производственных вод. Нормой водоотведения называется расход бытовых сточных вод в л/сут на одного жителя, пользующегося канализацией, или количество сточных вод в м3 на единицу продукции, выпускаемой предприятием. Норма водоотведения равна норме водопотребления.

Различие в характере и концентрации загрязнений отдельных видов сточных вод требует различных методов их очистки. В связи с этим возникает необходимость транспортирования отдельных видов сточных вод по самостоятельным трубопроводам. В зависимости от того, как отводятся отдельные виды сточных вод - совместно или раздельно, - сплавные системы канализации разделяют на общесплавные, раздельные (полные или неполные) и полураздельные.

Общесплавной называется такая система канализации, при которой все виды сточных вод отводятся к очистным сооружениям или в водоем по единой канализационной сети.

Раздельной называется система канализации, у которой отдельные виды сточных вод, содержащих загрязнения различного характера, отводятся по самостоятельным канализационным сетям. При полной раздельной системе канализации устраивается не менее двух сетей: бытовой (для отвода бытовых сточных вод) и дождевой. Производственные сточные воды, загрязнения которых аналогичны загрязнениям бытовых сточных вод, сплавляются по бытовой сети. Если характер загрязнений производственных сточных вод таков, что совместная очистка их с бытовыми сточными водами невозможна, они отводятся по самостоятельным сетям.

Неполная раздельная система канализации является промежуточной стадией строительства полной раздельной системы канализации. В этом случае дождевая сеть не устраивается. Атмосферные сточные воды стекают в водоемы по лоткам, кюветам и канавам.

Полураздельной называется такая система канализации, у которой в местах пересечения самостоятельных канализационных сетей для отвода различных видов сточных вод имеются водосборные камеры, позволяющие перепускать наиболее загрязненные дождевые воды при малых расходах в бытовую сеть и отводить их по единому коллектору на очистные сооружения, а при ливнях сбрасывать сравнительно чистые дождевые воды непосредственно в водоем.

Выбор той или иной системы канализации должен производиться с учетом всех конкретных условий проектирования, включая как санитарные, так и технико-экономические соображения.

В нашей стране при строительстве канализации в городах наибольшее распространение получили неполная и полная раздельные системы канализации. Для промышленных предприятий применяют общесплавные или раздельные системы канализации.

Местные очистные сооружения (МОС) необходимы для предварительной очистки сточных вод, смешение которых с другими производственными или бытовыми сточными водами недопустимо. Предварительной очистке должны подвергаться сточные воды, содержащие токсические вещества, кислоты, щелочи, а также сточные воды, из которых возможно выделение ядовитых или взрывоопасных газов и т. д. Раздельная очистка сточных вод обусловлена разными методами их очистки.

Схема канализации состоит из следующих основных элементов: внутренних канализационных устройств зданий, наружной внутриквартальной (дворовой) канализационной сети, наружной уличной канализационной сети, насосных станций и напорных трубопроводов, очистных сооружений и устройств для выпуска очищенных сточных вод в водоем.

АНАЛИЗ И ОПЫТ ОЧИСТКИ ВЕНТИЛЯЦИОННОГО ВОЗДУХА НА ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЯХ

Увеличение производственных мощностей и повышение качества выпускаемой продукции в современных условиях возможно лишь за счет применения передовых технологий и новых материалов, как правило, синтетических, органического и неорганического происхождения.

Технологии переработки таких материалов сопровождаются значительными выделениями побочных продуктов в окружающую среду, прежде всего пылегазовыделения в воздух рабочей зоны.

Данное обстоятельство предопределяет использование средств локализации пылегазовыделений (вентукрытий различных конструкций) и систем приточно-вытяжной вентиляции.

При этом обеспечение санитарно-гигиенических условий труда приводит к загрязнению вентвоздуха вытяжных вентсистем веществами различного класса опасности и в концентрациях значительно превышающих нормативы предельно-допустимых (ПДВ, ПДК), что приводит к загрязнению окружающей среды.

Очистку промышленных вентвыбросов проводят различными способами, чему есть достаточное количество примеров использования тех или иных методов и аппаратов газоочистки. Всем методам очистки присущи как достоинства, так и недостатки.

Выбор метода - это поиск наиболее оптимального сочетания эффективности, экономичности, экологичности, показателей конструкторских, технологических решений, а также оптимально аппаратурного оформления.

В любом случае, выбор метода должен основываться на тщательном анализе как состава и количества загрязнителей вентвоздуха, так и физико-химических возможностей и особенностей технологии газоочистки.

Рассмотрим некоторые особенности, влияющие на качественные показатели загрязнителей вентвыбросов и влияние их на показатели работы пылегазоулавливающих установок в цехах промышленных предприятий.

В литейном производстве, в зависимости от принятой технологии, такими особенностями являются значительное содержание пыли, сажи, маслянистых и смолистых погонов, азот-, фосфор-, хлор- и серосодержащих соединений, органических составляющих типа спиртов, фенола, формальдегида, цианида, фурфурола, высокая температура и влажность вентвыбросов.

В деревообрабатывающей отрасли, в том числе при производстве фанеры, ДСП, ОСП, МДФ, от прессов, обрезного, шлифовального и кромкоклеющего оборудования выделяется значительное количество пыли, смолистых веществ, формальдегида, метанола, имеет место также и температурный фактор.

При производстве минераловатных плит в вентиляционном воздухе содержатся взвешенные волокнистые вещества, выделяющиеся в процессе волокноосаждения и обрезки плиты, а также значительное количество фенола, формальдегида и смолистых возгонов, выделяющихся в процессе волокноосаждения, формирования ковра и полимеризации плиты.

Негативным фактором является также и высокая температура вентвоздуха. При производстве изделий из пластмасс методом литья, горячего прессования и экструзии вентиляционный воздух загрязняется парами стирола, акрилонитрила, хлорвинила и т.п. веществами.

Следует учитывать также наличие смолистых веществ и повышенной температуры. Производство олифы характеризуется выделениями формальдегида, акролеина, метанола, однако львиную долю загрязнителей вентвоздуха составляют уксусная кислота и масляный туман.

Окрасочные производства характеризуются значительными выделениями красочной аэрозоли, особенно при пневматическом способе нанесения ЛКМ на изделия, а также парами летучих органических соединений при окраске и сушке изделий. При использовании порош-ковых красок проблему составляют газообразные и смолистые вещества, выделяющиеся в процессе полимеризации покрытия.

Производство пропитанных полимерами тканей и нитей (в основном тентовых и кордных материалов) характеризуется значительными загрязнениями вентвоздуха фенолом, формальдегидом, углеводородами, волокнистой пылью полимеров и парами замасливателей. Как видно из вышеописанного, загрязнители вентвыбросов имеют сложный химический состав и агрегатное состояние, связанные между собой в одном потоке.

Нет сомнений, что каждое производство, и не только вышеописанные, требуют тщательного анализа техпроцессов переработки материалов с точки зрения происходящих физико-химических процессов, влияющих на качественные и количественные показатели загрязнений вентвыбросов. Добавим и то, что содержание загрязняющих веществ колеблется в широких интервалах от 1 до 2000 мг/м3 и выше. В любом случае, кроме улавливания взвешенных веществ в виде твердых частиц или капель жидкости методами осаждения, фильтрации или конденсации необходимо предусматривать процессы улавливания и обезвреживания газообразных примесей вентвоздуха до естественного, природного состояния.

Достигая такого результата, можно минимизировать или даже исключить вредное техногенное воздействие на окружающую среду, что благоприятно скажется и на социальном и на экономическом положении предприятия.

Итак, рассмотрим обобщенный опыт эксплуатации некоторых способов и установок. Разделим их по классическому принципу на «сухие» и «мокрые».

Сухие способы очистки вентиляционного воздуха.

Особенностью сухих способов является отсутствие жидкой фазы в массообменном процессе. Обеспыливание вентвыбросов. Как правило, на предприятиях из сухих способов обеспыливания используются такие, как инерционная в камерах или циклонах и фильтрация на тканевых, насыпных или на-бивных фильтрах, при этом очистка вентвоздуха от паров и газов происходит в незначительной степени или вовсе отсутствует.

Из наблюдений можно сделать вывод, что если вентвоздух содержит смолистые, маслянистые вещества, имеет высокую влажность и температуру, то использование данных способов затруднено или невозможно из-за образующихся налипаний на рабочих поверхностях аппаратов, забивания и выхода из строя фильтрующих элементов, что приводит к высокой трудоемкости и стоимости обслуживания.

Термический дожиг.

Данный способ, на взгляд многих специалистов, является довольно простым и эффективным решением по обезжириванию вентвыбросов. Однако, практика показывает, что если в обезвреживаемом вентвоздухе содержатся взвешенные вещества, маслянистые аэрозоли, продукты взгонки полимерных материалов, то наблюдается следующее:

1). абсолютной эффективности не достигается (98-99%);

2). обильное образование пыли и сажи;

3).на выходе зарастание воздуховодов пожароопасными отложениями с нередкими периодическими возгораниями;

4).высокая температура вентвыброса (500-600°С);

5). значительное увеличение в составе выброса СО, NOх и SO2.

Поэтому для обезвреживания вентвыброса термическим способом требуется предварительное обеспыливание, последующее охлаждение вентвыброса, периодическая профи-лактическая чистка или замена газоходов, использование дополнительных ступеней пылеочистки и конденсации.

На практике подтверждается мнение многих авторов, что термический дожиг целесообразно использовать в рецикле вентвыброса в качестве дутья в топки, например в некоторых сушильных камерах или печах, но даже в таком случае образование избыточного вентвыброса неизбежно.

Адсорбция.

Адсорбционные установки с использованием в качестве адсорбента насыпных, волокнистых, тканевых или пористых материалов не нашли широкого применения для очистки вентвыбросов на промышленных предприятиях.

Попытки использовать данный метод в нескольких случаях закончились отрицательным результатом через 1-2 месяца эксплуатации по причине присутствия в вентвыбросах взвешенных и аэрозольных примесей.

Ресурс адсорбента быстро иссякал, а технология его регенерации не позволяла восстанавливать первоначальные свойства.

Именно поэтому и данный способ требует предварительных ступеней очистки вентвоздуха от взвешенных, смолистых и маслянистых включений.

Озонирование.

Сам процесс озонирования вентвыбросов довольно прост и достаточно эффективен с точки зрения окисления газообразных загрязнителей вентвыбросов. Наличие пыли, аэрозолей смолистых и маслянистых веществ значительно снижают эффективность действия озона. Кроме этого имеет место проблема избыточного озона, а также некоторые особенности эксплуатации электрооборудования генераторов озона.

В результате опыта промышленной эксплуатации установок озонирования вентвыбросов происходит их «утяжеление» дополнительными ступенями очистки, такими как обеспыливание и осаждение смолисто-маслянистых аэрозолей до озонирования и утилизация избыточного озона использованием восстановителей, таких например, как активные металлы и природный газ. В этом случае требуется также автоматизация массообменного процесса с использованием датчиков-контролеров исходного и обработанного вентпотока.

Газоразрядно-каталитическая очистка.

В некоторых публикациях способ также называется плазменно-каталитическим (с газоразрядными ячейками). Наиболее яркими представителями установок такого типа, эксплуатирующихся в производстве, являются установки типа «Плазкат» и «Ятаган». По сути массообменного процесса это тоже, что и озонирование. Отличие состоит в том, что озон получают электро-разрядом не в озонаторах, а на газоразрядных элементах, установленных непосредственно в газоходном тракте аппарата, ионизацией кислорода воздуха.

Следует учитывать, что молекула озона состоит из трех атомов кислорода, в то время как состояние плазмы достигается только в определенных условиях, при этом отсутствуют атомы, а вещество состоит из ядер и электронов, без электронных оболочек, поэтому непонятно каким образом плазма присутствует в массообменных процессах.

При практическом использовании установок типа «Плазкат», "Плазкат аэро" и «Ятаган» (плазмокаталитическая очистка, газоконвертор «Ятаган») отмечается эффективность их работы по нейтрализации органических газов в течение лишь нескольких месяцев, и также по причине присутствия в вентвыбросе пыли, влаги и аэрозольных примесей.

Типичная неполадка - выход из строя газоразрядных элементов и наличие отложений на рабочих поверхностях аппарата.

Оснащение установок блоками фильтрации для обеспыливания и улавливания аэрозолей, а также каталитическими блоками для утилизации избыточного озона приводит к необходимости регенерации или замены фильтровального элемента, а также к дополнительному расходу реагента-восстановителя или катализатора.

Таким образом, в описываемых установках также требуется процесс многоступенчатой очистки вентвыбросов с присущими достоинствами и недостатками метода каждой ступени.

Мокрые способы очистки вентиляционного воздуха.

Отличительной особенностью мокрых способов является наличие жидкой фазы в процессах массообмена при очистке вентвыбросов. Условно мокрые способы можно разделить на конденсационные и абсорбционные.

Конденсация.

Процесс конденсации заключается в переходе вещества из газовой фазы в жидкую при изменении температуры (термическая) или давления (адиабатическая). Возможно также и их совмещение. Эффективность термической конденсации зависит от начальной температуры и влажности вентвоздуха, а также концентрации примесей. Глубину конденсации определяет скорость поглощения теплоты из вентпотока охлаждающим агентом.

Такие установки эффективно работают в том случае, если объем очищаемого потока невелик (20-100 м3/ч), достаточно нагрет (150°С и выше) и увлажнен (5-10%). Наличие пыли в вентвоздухе значительно ухудшает работу конденсаторов, а присутствие смолистой аэрозоли ставит использование конденсаторов под большое сомнение.

Использование метода адиабатической конденсации для очистки вентвыбросов не используется из-за специфических требований к оборудованию, работающему под повышенным давлением.

Биологический способ (биофильтр).

Существующие установки работают по принципу пропускания загрязненного вентвоздуха через слой высокопористого материала (мочалки, солома, опилки и др.) на которых находится биопленка, состоящая из специальных микроорганизмов.

Надежной и эффективной работы биофильтра трудно добиться из-за необходимости согласовывать постоянство параметров его работы, в т.ч. температуру, влажность, биоген-ную подпитку, нагрузку по загрязнителям, однородную плотность фильтра.

Не в последнюю очередь и по этим причинам фильтры не получили широкого применения для очистки малотоннажных и неравномерных по времени и массе вентвыбросов.

Кроме этого процесс биологического воздействия на загрязняющие вещества не происходит мгновенно, а следовательно в биофильтре необходимо поддерживать избыточную концентрацию микробов, а для их жизнедеятельности достаточное количество биогенного питания, в том числе и загрязнителей вентвоздуха.

Достичь такого баланса в производственных условиях практически невозможно.

Абсорбция.

В химии абсорбцией называют объемное поглощение газа жидкостью или растворение газа в жидкости. Аппараты называются абсорберами или скрубберами. При этом могут происходить химические реакции между жидкостью и поглощаемым веществом, в этом случае процесс называют хемосорбцией.

Разновидность абсорбционных аппаратов и область их применения для очистки промышленных вентвыбросов достаточно велики, и являются едва ли не самыми распространенными.

Рассеивание выбросов в атмосфере.

Распространение в атмосфере выбрасываемых из труб и вентиляционных устройств промышленных выбросов подчиняется законам турбулентной диффузии. На процесс рассеивания выбросов существенное влияние оказывает состояние атмосферы, расположение предприятий и источников выбросов, характер местности, физические и химические свойства выбрасываемых веществ, высота источника и т. п. Горизонтальное перемещение примесей определяется в основном скоростью ветра, а вертикальное - распределением температур в вертикальном направлении.

На приведенном рисунке показано распределение концентрации вредных веществ в атмосфере над факелом организованного высокого источника выброса. По мере удаления от трубы в направлении распространения промышленных выбросов можно условно выделить три зоны загрязнения атмосферы: переброс факела выбросов, характеризующийся относительно невысоким содержанием вредных веществ в приземном слое атмосферы; задымление с максимальным содержанием вредных веществ и постепенное снижение уровня загрязнения.

Зона задымления является наиболее опасной для населения и должна быть исключена из селитебной застройки. Размеры этой зоны в зависимости от метеорологических условий находятся в пределах 10 - 49 высот трубы.

Максимальная концентрация прямо пропорциональна производительности источника и обратно пропорциональна квадрату его высоты над землёй. Подъём горячих струй почти полностью обусловлен подъёмной силой газов, имеющих более высокую температуру, чем окружающий воздух. Повышение температуры и момента количества движения выбрасываемых газов приводит к увеличению подъёмной силы и снижению их приземной концентрации.

При выбросах через высокие трубы или при факельном выбросе в условиях безветрия рассеивание вредных веществ происходит главным образом под действием вертикальных потоков. Высокие скорости ветра увеличивают разбавляющую роль атмосферы, способствуя более низким приземным концентрациям в направлении ветра. Движение загрязняющих веществ вместе с воздушными массами, перемещаемыми ветром, приводит к тому, что турбулентные вихри изгибают, разрывают поток и перемешивают его с окружающими воздушными массами. Разбавление вдоль оси струи пропорционально средней скорости ветра на высоте струи. Вместе с тем с увеличением уменьшается высота факела над устьем трубы. Поэтому для источников выбросов вводят понятие опасной скорости ветра, при которой приземные концентрации имеют наибольшие значения. Для того чтобы предотвратить отклонение струи вблизи от горловины трубы, скорость выбрасываемого газа должна вдвое превышать опасную скорость ветра на уровне горловины трубы.

Распространение газообразных примесей и пылевых частиц диаметром менее 10 мкм, имеющих незначительную скорость осаждения, подчиняется общим закономерностям. Для более крупных частиц эта закономерность нарушается, так как скорость их осаждения под действием силы тяжести возрастает. Поскольку при очистке токсичной пыли крупные частицы улавливаются, как правило, легче, чем мелкие, в выбросах остаются очень мелкие частицы, их рассеивание в атмосфере рассчитывают так же, как и газовые выбросы.

Предельно допустимая концентрация пыли, в технологических и вентиляционных выбросах, подвергаемых рассеиванию, определятся в зависимости от объема выбрасываемого воздуха. При объеме более 15 = 100k, при объеме 15 и менее = k(160-4L), где k -- коэффициент, принимаемый в зависимости от ПДК пыли в воздухе рабочей зоны помещения на постоянных рабочих местах. Выбросы воздуха с концентрацией пыли, превышающей, не допускается рассеивать в атмосферу без предварительной очистки. При устройстве систем очистки запылённого воздуха от пыли с частицами размером 20 мкм и более эффективность очистки должна быть не менее 0.90.

В зависимости от расположения и организации выбросов источники загрязнения воздушного пространства подразделяют на затененные и незатененные, линейные и точечные. Точечные источники используют, когда удаляемые загрязнения сосредоточены в одном месте (выбросные трубы, шахты, крышные вентиляции). Линейные источники имеют значительную протяженность в направлении, перпендикулярном ветру (аэрационные фонари, открытые окна, близко расположенные вытяжные шахты, крышные вентиляторы). Незатененные, или высокие, источники свободно расположены в недеформированном потоке ветра (высокие трубы, точечные источники, удаляющие загрязнения на высоту, превышающую в 2.5 раза высоту здания). Затенённые, или низкие, источники расположены в зоне подпора или аэродинамической тени, образующейся на здании или за ним (в результате обдувания его ветром), на высоте.

очистки вентиляционный канализация

Задача

Расчет расхода теплоты на отопление здания производится по формуле

Qmax= альфа х q х V х (tв - tн )

где альфа - коэффициент, учитывающий кубатуру здания, которая не отапливается;

q - удельная тепловая характеристика здания;

V - объем здания;

tв - расчетная температура внутреннего воздуха;

tн - расчетная температура наружного воздуха.

Наименование, параметры и материалы.

Сетка 6 х 6

Длина здания - 36м;

Ширина здания - 18м;

Количество этажей - 4;

Высота этажа - 3,3м;

Керамзитобетонные панели.

Средняя температура воздуха внутри помещения в городе Санкт-Петербург составляет: tв=18^о.

Найдем V здания: V= длина х ширина х высота.

V=36 х 18 х (4 х 3,3)=8553,6 м,

Из V= 8553,6 м следует, что удельная тепловая характеристика здания равна: q=0,38 Вт/(м³ С^о), значение из таблицы.

tн=-30^о, взяла из СНиП 23.01.-99., так как tн=-30^о, то находим альфа, взяв значение из таблицы:

альфа= (1,0 - 1,08)/5= - 0,016, -0,016 х (-30^о)=0,48,

альфа=0,48.

Подставляем значения в формулу:

Qmax=0,48 х 0,38 х 8553,6 х (18^о - (-30^о))=74888,5=74,889 кВт.

Qmax год=2,88 х q х V х (tв - tнср) х T х Л_от

где tнср - температура наружного воздуха средняя за отопительный период - 1,8^о,

Т - число часов работы отопления 24 часа в сутки, Т=24,

Л_от - продолжительность отопительного периода, дней - 220, взято из таблицы, СНиП 23 - 01 - 99

Подставляем значения в формулу выше приведенную:

Qmax год=2,88 х 0,38 х 8553,6 х (18^о - (-1,8^о)) х 24 х 220=9,786 МВт час.

Размещено на Allbest.ru