25

Глава 14

Инженерная защита окружающей среды.

1. Инженерные природоохранные мероприятия по очистке окружающей природной среды

1. Очистка газовых выбросов в атмосферу;

2. Очистка сточных вод;

3. Утилизация и ликвидация твердых отходов.

1. Безотходное и малоотходное производство.

2. Комплексный анализ сред

1. Инженерные природоохранные мероприятия

Все природоохранные мероприятия можно классифицировать по двум направлениям:

I. Мероприятия по предотвращению негативных воздействий на окружающую природную среду.

II. Мероприятия по ликвидации последствий вредных воздействий.

Безусловно, первая категория природоохранных мероприятий наиболее предпочтительное направление природоохранной деятельности.

Большое значение имеет рациональное распределение средств между этими двумя рассматриваемыми направлениями.

Двадцать, тридцать лет назад, предпочтение отдавалось более дешевым и эффективных с точки зрения отдельного района мероприятиям второй группы.

Существующие инженерные природоохранные мероприятия по предотвращению негативных воздействий соответственно делятся на две группы мероприятий:

• Инженерные мероприятия, снижающие выброс загрязняющих веществ и уровень вредных воздействий:

1. Совершенствование технологических процессов и внедрение малоотходных технологий.

2. Изменение состава и улучшение качества используемых ресурсов ( удаление серы из топлива, переход с угля на нефть или газ, с бензинового топлива на водородное).

3. Установка очистных сооружений с последующей утилизацией улавливаемых отходов.

4. Комплексное использование сырья и снижение потребления ресурсов, потребление которых связано с загрязнением среды.

5. Научно-исследовательские и научно-технические разработки, результаты которых делают возможным и стимулируют внедрение перечисленных выше мер.

6. Разработка стандартов на качество окружающей природной среды , оценка экологического резерва экосистем, разработка совершенных методик их расчетов, создание системы эколого-экономических показателей и нормативов хозяйственной деятельности.

• Мероприятия позволяющие снижать степень распространения сбрасываемых загрязняющих веществ и других вредных воздействий.

1. Строительство высоких и сверхвысоких труб для выбросов загрязняющих веществ в атмосферу и выпусков сточных вод различных конструкций для оптимизации условий их разбавления.

2. Нейтрализация выбросов и сбросов, удаление из них токсичных компонентов, их захоронение и консервация.

3. Доочистка используемых ресурсов перед поступлением потребителю.

4. Устройство санитарно-охранных зон вокруг промышленных предприятий и на водных объектах, озеленение городов.

5. Оптимальное расположение промышленных предприятий и автотранспортных магистралей для минимизации из отрицательных воздействий.

6. Рациональная планировка городской застройки с учетом розы ветров, шумовых и других нагрузок.

Основная стратегия всех инженерных мероприятий - это разработка ресурсосберегающих и малоотходных технологий, которые должны стать инженерным эталоном при разработке любых проектов.

Процесс этот требует применения инновационных технологий и находится на острие современной науки.

Он связан с процессами технического перевооружения существующих производств и при этом требует крупных капиталовложений, а следовательно, требует времени.

На данном этапе трудно представить оборотное водоснабжение (замкнутый цикл использования воды), при существующем огромном объеме сточных вод.

Поэтому совершенствование технологий инженерной очистке вредных выбросов в атмосферу, сбросов в поверхностные и подземные вода и размещении отходов будет еще долгое время оставаться задачей первостепенной важности.

1.1. Очистка газовых выбросов в атмосферу

Газовые выбросы содержат в себе мелкодисперсные твердые частицы ( пыль) и смеси различных химических соединений в газообразном виде.

Для очистки газовых выбросов от пыли обычно используют фильтры или осаждение в гравитационном, центробежном, электрическом или акустическом полях.

1. Циклоны – это аппараты, в которых газовый поток вводится через входной патрубок внутрь корпуса и совершает там вращательно-поступательное движение к бункеру. Под действием центробежной силы на стенках образуется пылевой слой, который накапливается в бункере. Очищенный газовый поток выбрасывается из циклона через выходную трубу. Скорость осаждения зависит от скорости потока, диаметра циклона, величины пылевых частиц и запыленности выбросов.

Входной патрубок

Диаметр циклона определяется запыленностью газов

Диаметр циклона ( мм )	800	600	500	400	300	200	100
Концентрация частиц ( кг/м3 )	2,5	2,0	1,5	1,2	1,0	0,8	0,6

1. Тканевые фильтры составляют основную группу. Возможности их расширяются в связи с созданием новых термостойких и устойчивых к агрессивным газам тканей.

Свойства фильтрующих тканей

Основное волокно	Средний диаметр частиц (мк)	Устойчивость к воздействию		Термо Стойкость t 0	Пористость %
		кислот	щелочей
Хлопок	20	Низкая	Высокая	65 – 80	60
Шерсть	27	Невысокая	Низкая	80 – 100	86
Капрон	27	Невысокая	Высокая	65	86
Нитрон	24	Высокая	Невысокая	130	83
Лавсан	20	Высокая	Невысокая	140	75
Стекло	8	Высокая	Невысокая	250 - 300	55

Конструкция тканевого рукавного фильтра

Встряхивающее

устройство

Запыленный

газ

Пыль

3. Электрофильтры – наиболее совершенные аппараты для очистки газов от частиц пыли. Процесс очистки основан на так называемой ударной ионизации газа в зоне разряда. Загрязненные газы, поступающие в электрофильтр, уже частично ионизированы за счет внешних воздействий.

При достаточно высоком напряжении подаваемым на электроды фильтра происходит лавинообразный процесс ионизации газа, называемый ударной ионизацией. Молекулы газа под действием ускоренных в электрическом поле ионов и электронов расщепляются на положительные ионы и электроны, имеющие отрицательный заряд. Электрофильтры изготовляют с отрицательно заряженными электродами и положительно заряженные частицы под действием аэродинамических сил и силы тяжести осаждаются. Периодическая чистка осуществляется встряхиванием электродов.

Пластинчатый электрофильтр

Встряхивающий механизм

Входной

патрубок

Бункер

Для очистки выбросов от газообразных вредных примесей – применяются методы

• абсорбциии ( всавсывание- лат.) растворения выбросов в жидких растворителях,

• хемосорбции - химическое связывание примесей растворами специальных реагентов,

• адсорбции – поглощение примесей твердыми активными веществами,

• каталитическим - химические превращения примесей в присутствии катализаторов..

1. Абсорбция – проводится в термических или вакуумных десорбентах. Абсорбция зависит от растворимости удаляемого газа в поглощающей жидкости, температуры и его парциального давления.

К примеру для удаления аммиака NH₃ , фторводорода HF или хлорводорода HCl целесообразно применять воду – растворимость этих газов в воде очень высока. Пары воды с растворенными загрязнителями регенерируются ( десорбируются) путем повышения температуры или понижения давления.

Узлы абсорбции и десорбции могут быть различных конструкций.

Схема абсорбции и десорбции.

Отработанный

абсорбент

1. Хемосорбция – основана на поглощении газов реагентами с образованием малолетучих или малорастворимых соединений.

Например очистка газовоздушной смеси от сероводорода с применением мышьяково-щелочного реагента^

H₂S + Na₄As₂S₅O₂ = Na₄As₂S₆O + H₂O

Регенерация раствора производится окислением его кислородом, содержащимся в очищенном воздухе:

2 Na₄ As₂S₆O + O₂ = 2Na₄As₂S₅O₂ + 2S

В данном примере побочным продуктом оказалась сера, ценный компонент, используемый во многих технологических процессах.

При хемосорбции могут использоваться многие другие реагенты и иониты.

Иониты – твердые вещества, способные обмениваться ионами с фильтруемыми через них газообразными или жидкими смесями. Это или природные материалы ( глины) или синтетические полимерные смолы.

Пример хемосорбции аммиака из газовоздушной смеси с помощью ионита катионного типа ( катионит) R-H :

R-H + NH₃ R- NH₄

Подобные реакции происходят и при использовании ионита анионного типа ( анионита) R-CO₃.

Например удаление диоксида серы SO₂

R-CO₃ + SO₂ R-SO₃ + CO₂

Р

Абсорбция и хемосорбция называются методами мокрой фильтрации. Недостатком их служит снижение температуры газовоздушной смеси, что приводит к снижению эффективности их рассеивания в атмосфере.

егенерация ионитов осуществляется промывкой их водой, слабыми растворами кислот ( для катионитов) и щелочей ( для анионитов).

1. Адсорбция - процесс избирательного поглощения компонентов газовоздушной смеси твердыми веществами. При физической адсорбции молекулы адсорбента не вступают в химическое взаимодействие с молекулами газовой смеси.

Требовани к адсорбентам: большая адсорбционная способность, селективность, химическая инертность, механическая прочность, способность к регенерации и низкая стоимость.