Реферат: Технология защиты воздушного бассейна (атмосферы) от загрязнений

Для очистки от газов применяют следующие методы:

адсорбция, то есть поглощение твердым веществом газового (в нашем случае) компонента. В качестве адсорбентов (поглотителей) применяют активные угли различных марок, цеолиты, силикагель и другие вещества. Адсорбция -- надежный способ, позволяющий достигать высоких степеней очистки; кроме того, это регенеративный метод, то есть уловленный ценный компонент можно вернуть обратно в производство. Применяется периодическая и непрерывная адсорбция. В первом случае по достижении полной адсорбционной емкости адсорбента газовый поток направляют в другой адсорбер, а адсорбент регенерируют - для этого используется отдувка острым паром или горячим газом. Затем ценный компонент можно получить из конденсата (если для регенерации использовался острый пар); для этой цели используется ректификация, экстракция или отстаивание (последнее возможно в случае взаимной нерастворимости воды и ценного компонента). При непрерывной адсорбции слой адсорбента постоянно перемещается: часть его работает на поглощение, часть - регенерируется. Это, конечно, способствует истиранию адсорбента. В случае достаточной стоимости регенерируемого компонента использование адсорбции может быть выгодным. Например, недавно (весной 2001 года) проведенный для одного из кабельных заводов расчет участка рекуперации ксилола показал, что срок окупаемости составит менее года. При этом 600 т ксилола, которые ежегодно попадали в атмосферу, будут возвращены в производство.

абсорбция, то есть поглощение газов жидкостью. Этот метод основан либо на процессе растворения газовых компонентов в жидкости (физическая адсорбция), либо на растворении вместе с химической реакцией -- химическая адсорбция (например, поглощение кислого газа раствором с щелочной реакцией). Этот метод также является регенеративным, из полученного раствора можно выделить ценный компонент (при использовании химической адсорбции это не всегда возможно). В любом случае вода очищается и хотя бы частично возвращается в систему оборотного водоснабжения.

термические методы -- являются деструктивными. При достаточной теплотворной способности выбросного газа его можно сжечь напрямую (все видели факелы, на которых горит попутный газ), можно применить каталитическое окисление, или (при малой теплотворной способности газа) использовать его в качестве дутьевого газа в печах. Получающиеся в результате термического разложения компоненты должны быть менее опасными для окружающей среды, чем исходный компонент (например, органические соединения можно окислить до углекислого газа и воды -- если нет других элементов, кроме кислорода, углерода и водорода). Этот метод позволяет добиться высокой степени очистки, но может стоить дорого, особенно если используется дополнительное топливо.

различные химические методы очистки - как правило связанные с использованием катализаторов. Таковым, например, является каталитическое восстановление оксидов азота из выхлопных газов автотранспорта (в общем виде механизм этой реакции описывается схемой:

где в качестве катализатора kt используется платина, палладий, рутений или другие вещества). Методы могут требовать применения реагентов и дорогих катализаторов.

биологическая очистка - для разложения загрязняющих веществ используются специально подобранные культуры микроорганизмов. Метод отличается низкими затратами (реагентов используется мало и они дешевые, главное - микроорганизмы живые и размножаются сами, используя загрязнения как пищу), достаточно высокой степенью очистки, но в нашей стране, в отличие от Запада, широко распространения, к сожалению, пока не получил.

конденсация, компримирование - физические методы очистки, применимые лишь при значительных концентрациях ЗВ в выбросе.

В заключение хотелось бы добавить следующее: на многих функционирующих сейчас предприятиях системы очистки не позволяют добиться концентраций в приземном слое ниже ПДК (да и сами величины ПДК постоянно пересматриваются в сторону снижения). Часть элементов системы очистки выбросов не работает, часть работает в нештатном режиме, на закупку нового оборудования нет денег, а если бы даже и нашлись деньги, его эксплуатация сильно повысит себестоимость продукции. Так что никакая технология сама по себе для охраны природы ничего не сделает. Нужны "правила игры", которые сделают выгодным затраты на природоохранные мероприятия.

Глоссарий

Краткий словарь использованных терминов:

ВСВ

временно согласованный выброс -- выбросы вредных веществ, установленные для аналогичных по профилю и мощности предприятий, имеющих лучшую на данный момент технологию производства.

Инверсия (инверсионный слой)

такое вертикальное распределение температур в атмосфере, когда с увеличением высоты температура воздуха не падает, а растет.

Низкая инверсия

инверсия в нижнем слое атмосферы. При этом затруднено вертикальное перемешивание воздуха, а следовательно, затрудняется рассеивание ЗВ в атмосфере.

Острый пар

водяной пар в непосредственном контакте с каким-то компонентом (если контакт через стенку -- это глухой пар).

ПДВ

предельно допустимый выброс -- такое количество вредного вещества, выбрасываемых из конкретного источника, которое с учетом рассеивания не даст в приземном слое концентрации выше ПДК (к сожалению, здесь не учитываются санитарные нормы -- концентрация веществ может быть значительно ниже ПДК, но вещества эти имеют весьма неприятные органолептические -- ощущаемые органами чувств -- свойства. Каждый, кто проходил, например, мимо табачной фабрики мог в этом убедится).

ПДК

предельно допустимая концентрация вредного вещества -- та концентрация вредного вещества, присутствие которого в воздухе в течение определенного промежутка времени практически не повлияет на здоровье человека и его потомков. Различают ПДК_р.з. (рабочей зоны), ПДК_м.р. (максимально разовое) и т.д. Обратите внимание на это определение, потому что часто ПДК путают с летальной концентрацией (мол, если концентрация выше ПДК -- вдохнул и все). На самом деле, значение ПДК -- именно та концентрация, которая (по современным представлениям) совершенно не влияет на здоровье человека и его потомков (другое дело, что значения ПДК часто пересматривались, когда выяснялось, что считавшееся практически безвредным вещество на самом деле чрезвычайно опасно -- как это случилось с винилхлоридом, асбестом и многими другими веществами). Если веществ несколько, безопасность проверяется по формуле 1/S ПДК_i?1 (к сожалению, эта формула не учитывает синергестического, то есть взаимоусиливающие свойства веществ).

Ректификация

метод разделения веществ (смеси), основанный на разнице температур кипения этих веществ.

Экстракция

метод разделения веществ (смеси), основанный на их различной растворимости в определенном растворители. Компоненты смеси извлекаются путем перевода их из одной жидкой фазы (например, водного раствора) в другую (например, какой-либо органический растворитель), играющую роль экстрагента.

Рекуперация (отходов)

процесс извлечения ценных веществ, участвующих в технологическом процессе, и возвращения их в исходном товарном виде для повторного использования.