Методы очистки воздуха. (Адсорбционные и Абсорбционные методы )

Министерство образования и науки Российской Федерации

Технический институт (филиал)

Федерального государственного автономного образовательного учреждения Высшего профессионального образования                          

«Северо-Восточный федеральный университет имени М. К. Аммосова» 

в г. Нерюнгри

 

 

 

 

 

Реферат.

По дисциплине: Горнопромышленная экология.

Тема: Методы очистки воздуха. (Адсорбционные и Абсорбционные методы ).

                     

 

 

 

 

 

                                                                             Выполнил: ст. гр. ГД-11 (6,5)

                                                                                            Муратов А. В.                                                              

                                                                             Проверил: (практик) доцент             

                                                                                            Корецкая Н. А.

                                                                          

 

 

 

 

 

                                          г. Нерюнгри  2014

 

                 

 

                                       Содержание:

Введение

1. Методы очистки атмосферы

2. Биоремедиация атмосферы

3. Меры по охране атмосферного воздуха

Заключение

Список литературы 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                           Введение

Проблема очистки воздуха в зоне жизни человека от разнообразных загрязнений, вносимых промышленностью, от аэрозолей и бактерий является одной из наиболее актуальных проблем. Трактаты по вопросу все чаще и чаще появляются как вопль о надвигающейся катастрофе. Этот вопрос приобрел особое значение после изобретения атомных и водородных бомб, ибо атмосферный воздух стал все более и более насыщаться осколками ядерного распада. Эти осколки в форме высокодисперсных взвешенных веществ при взрыве поднимаются в атмосферу на большую высоту, затем в течение короткого времени растекаются по всему атмосферному океану и постепенно падают на поверхность земли в виде тонкой радиоактивной пыли, или уносятся осадками — дождем и снегом. И являются угрозой человеку в любой точке поверхности нашей планеты. 

 

 

 

1. Методы очистки атмосферы

Все методы очистки делятся на регенеративные и деструктивные. Первые позволяют возвращать в производство компоненты выбросов, вторые трансформируют эти компоненты в менее вредные.

Методы очистки газовых выбросов можно разделить по типу обрабатываемого компонента (очистка от аэрозолей – от пыли и тумана, очистка от кислых и нейтральных газов и так далее).

Электрические методы очистки.

При этом способе очистки газовый поток направляется в электрофильтр, где проходит в пространстве между двумя электродами – коронирующим и осадительным. Частицы пыли заряжаются, движутся к осадительному электроду, разряжаются на нем. Таким методом можно очищать пыли с удельным сопротивлением от 100 до 100 млн. Ом*м. Пыли с меньшим удельным сопротивлением сразу же разряжаются и улетают, а с большим – образуют плотный изолирующий слой на осадительным электроде, резко уменьшая степень очистки. Методом электрической очистки можно удалять не только пыли, но и туманы. Очистка электрофильтров производится путем смыва пыли водой, вибрацией или с помощью ударно-молоткового механизма.

Различные мокрые методы.

Использование пенных аппаратов, скрубберов.

Для очистки от газов применяют следующие методы:

Адсорбция.

То есть поглощение твёрдым веществом газового (в нашем случае) компонента. В качестве адсорбентов (поглотителей) применяют активные угли различных марок, цеолиты, силикагель и другие вещества. Адсорбция – надёжный 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 расчёт 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: 

 

CnHm + NOx + CO——>CO2 + H2O +N2,

Kt 

 

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.

Аэроионы — мельчайшие жидкие или твердые частицы, заряженные положительно или отрицательно. Особенно благоприятно действие отрицательных (легких аэроионов). Их справедливо называют витаминами воздуха.

Механизм действия отрицательных аэроионов на взвешенные в воздухе частицы состоит в следующем. Отрицательные аэроионы воздуха заряжают (или перезаряжают) пыль и микрофлору, находящиеся в воздухе, до определенного потенциала, пропорционально их радиусу. Заряженные пылевые частицы или микроорганизмы начинают двигаться вдоль силовых линий электрического поля по направлению к противоположно (положительно) заряженному полюсу, т.е. к земле, к стенам и потолку. Если выразить в длинах силы гравитации и силы электрические, действующие на тонкодисперсную пыль, то легко можно увидеть, что электрические силы превосходят силы гравитации в тысячи раз. Это дает возможность по желанию строго направлять движение облака тонкодисперсной пыли и очищать, таким образом воздух в данном месте. При отсутствии электрического поля и диффузном движении отрицательных аэроионов между каждым движущимся аэроионом и положительно заряженной землей (полом) возникают силовые линии, вдоль которых движется данный аэроион вместе с частичкой пыли или бактерией. Осевшие на поверхности пола, потолка и стен микроорганизмы могут периодически удаляться. 

 

2. Биоремедиация атмосферы  

 

Биоремедиация атмосферы – комплекс методов очистки атмосферы с помощью микроорганизмов.

Цианобактерии:

Исследователи из Школы инженерии и прикладных наук им. Генри Самуэли при Калифорнийском университете в Лос-Анджелесе генетически модифицировали цианобактерии (сине-зелёные водоросли), которые теперь способны поглощать CO2 и вырабатывать жидкое топливо изобутан, имеющий большой потенциал в качестве альтернативы бензину. Реакция происходит под действием солнечной энергии через фотосинтез. Новый метод имеет два преимущества. Во-первых, снижается объём парниковых газов из-за утилизации CO2. Во-вторых, получаемое жидкое горючее может быть использовано в нынешней энергетической инфраструктуре, в том числе в большинстве автомобилей. Используя цианобактерии Synechoccus elongatus, исследователи генетическим путём увеличили количество захватывающего углекислый газ фермента. Затем были внедрены гены от других микроорганизмов, позволившие поглощать CO2 и солнечный свет. В результате бактерии производят газ изобутеральдегид.

Биофильтрация:

Биофильтрация является наиболее выгодной с экономической точки зрения и наиболее отработанной технологией очистки отходящих газов. Она может быть успешно использована для защиты атмосферы на предприятиях пищевой, табачной, нефтеперерабатывающей промышленности, станциях очистки сточных вод, а также в сельском хозяйстве.

Институт Биохимии им. А.Н. Баха РАН (ИНБИ) — лидер российского рынка в области биологических методов очистки промышленных вентвыбросов от паров летучих органических соединений (ЛОС). Оно разработало уникальную микробиологическую технологию БИОРЕАКТОР, которая выгодно отличается от существующих методов по своим техническим параметрам, капитальным и эксплуатационным затратам. Основой технологии БИОРЕАКТОР является консорциум природных иммобилизованных микроорганизмов, специально подобранных и адаптированных для высокоэффективной (80-99 %) деградации разнообразных ЛОС, например, ароматических углеводородов, карбонильных, С1-, хлорорганических и многих других соединений. БИОРЕАКТОР также эффективен для удаления неприятных запахов. Способ основан на микробиологической утилизации вредных органических веществ с образованием углекислого газа и воды специально подобранными нетоксичными штаммами микроорганизмами (деструкторами загрязнений), проверенными и зарегистрированными в установленном порядке. Способ реализуется в новой высокоэффективной биофильтрационной установке, обеспечивающей эффективную непрерывную очистку отработанных газовоздушных выбросов от различных органических загрязнений: фенол, ксилол, толуол, формальдегид, циклогексан, уайт-спирит, этилацетат, бензин, бутанол и др.

В состав установки входят: 

- биоабсорбер,- вспомогательное оборудование-циркуляционный  насос, клапан, 

- емкость (100л) для солевого раствора, КИП, теплообменник, хвостовой вентилятор.

Установка в рабочем состоянии ( с жидкостью) весит ок. 6,0 т, имеет габариты 4*3,5*3 м ( в помещении) и установочную мощность 4 квт.

Преимущества разработки. Биофильтрационная установка имеет следующие основные преимущества:

- высокую эффективность очистки  газо-воздушных выбросов (от 92 до 99%),

- низкие эксплуатационные энергозатраты  до 0,3КВт*ч/м3,

- высокую производительность по  очищаемому газовому потоку (10- 20тыс./м3*ч),

- низкое аэродинамическое сопротивление  газовому потоку (100-200 Ра),

- простое обслуживание, длительную, надежную и безопасную эксплуатацию.

Научно-техническая разработка отработана в промышленном варианте.

Биопрепараты МИКРОЗИМ(TM) ОДОР ТРИТ:

Биологический препарат — нейтрализатор запахов, действующий по принципу нейтрализации летучих соединений. Биопрепарат представляет собой комплекс биологических экстрактов растительного происхождения, вступающих в биохимические реакции с летучими соединениями широкого спектра от химических: ацетона, фенолов, до органических: меркаптанов, сероводорода, аммиака, и в результате реакции уничтожающих летучие соединения и нейтрализующих запахи вызванные этими летучими соединениями. Биопрепарат не маскирует запах с помощью ароматизаторов или отдушек, но уничтожает запах путем естественной очистки воздуха от летучих соединений. Результатом действия препарата Одор Трит является приемлемый уровень запаха (интенсивностью 1-2 балла) без посторонних ароматов (ароматизаторов, отдушек). 

 

 

3. Меры по охране атмосферного воздуха

 

 

Главные маршрута снижения и полной ликвидации загрязнения атмосферы следующие: разработка и внедрение очистных фильтров, использование экологически надежных источников энергии, безотходной технологии производства, борьба с выхлопными газами автомобилей, озеленение.

Очистные фильтры являются главным путем борьбы с промышленным загрязнением атмосферы. Очистка выбросов в атмосферу осуществляется способом пропускания их посредством разнообразные фильтры (механические, электрические, магнитные, звуковые и др.), воду и химически активные жидкости. Все они предназначены для улавливания пыли, паров и газов.

Эффективность вакантной должности очистных сооружений различна и зависит как от физико-химических свойств загрязнителей, скажем и от совершенства применяемых путей и аппаратов. При грубой очистке выбросов устраняется от 70 до 84% загрязнителей, средней очистке -- до 95 -- 98% и тонкой -- 99% и ранее.

Очистка промышленных отходов не лишь предохраняет атмосферу от загрязнений, хотя и дает дополнительное сырье и при- были предприятиям. Улавливание серы из газовых отходов Магнитогорского комбината обеспечивает санитарную очистку и по- лучение дополнительно большинства тысяч тонн дешевой серной кислоты. На Ангарском цементном заводе очистными сооружения- ми улавливается до 98% выбросов цементной пыли, а фильтрами одного алюминиевого завода -- 98% выше терявшегося фтора, что дает 300 тыс. долларов выручки в год.

Решить проблему покровительства атмосферы лишь при помощи очистных сооружений невозможно. Нужно использование комплекса мероприятий, и прежде в целом внедрение безотходных технологий.

Безотходная технология эффективна в том случае, в случае если она строится по аналогии с процессами, происходящими в биосфере: отходы одного звена в экосистеме используются новыми звеньями. Цикличное безотходное производство, сопоставимое с циклическими процессами в биосфере, -- это будущее промышленности, отличный метод сохранения чистоты окружающей среды.

Всего на всего из средств предохранения атмосферы от загрязнения-- переход на употребление свежих экологически надежных источников энергии. Так например, строительство станций, использующих энергию приливов и отливов, употребление гелиоустановок и ветряных двигателей. В 1980-е гг. перспективным источником энергии считались атомные электростанции (АЭС). После Чернобыльской катастрофы объем сторонников более широкого употребления атомной энергии уменьшилось. Данная авария показала, что атомные источники энергии требуют повышенного внимания к системам их безопасности. Альтернативным источником энергии академик А.Л.Яншин, а именно, считает газ, которого в России в перспективе возможно добывать около 300 трлн мз/год.

В качестве частных решений охраны воздуха от выхлопных га- зов автомобилей возможно указать на установку фильтров и дожигающих устройств, замену добавок, содержащих свинец, организацию движения транспорта, которая уменьшит и исключит постоянную смену режимов вакантного места двигателей (дорожные развязки, расширение дорожного полотна, строительство переходов и т.д.). Кардинально проблема может быть решена при замене двигателей внутреннего сгорания на электрические. Для уменьшения токсических веществ в выхлопных газах автомобилей предлагается за- мена бензина свежими видами горючего, к примеру смесью разнообразных спиртов. Перспективны газобаллонные автомобили. Озеленение городов и промышленных центров: зеленые насаждения за счет фотосинтеза освобождают воздух от диоксида углерода и обогащают его кислородом. На листьях деревьев и кустарников оседает до 72% взвешенных частиц пыли и до 60% диоксида серы. Следовательно в парках, скверах и садах в воздухе содержится пыли в десятки раз менее, чем на открытых улицах и площадях. Многие виды деревьев и кустарников выделяют фитонциды, убивающие бактерии. Зеленые насаждения в немалой мере регулируют микроклимат города, «гасят» городской шум, приносящий огромный вред здоровью людей. Для поддержания чистоты воздуха огромное значение вмещает панировка города. Фабрики и заводы, транспортные магистрали должны отделяться от жилых кварталов буферной зоной, состоя- щей из зеленых насаждений. Нужно учитывать направление главных ветров (розу ветров), рельеф местности и наличие водоемов, располагать жилые кварталы с подветренной стороны и на возвышенных участках. Промышленные зоны лучше размещать вдали от жилых кварталов либо за пределами города.

Правовая защита атмосферы -- реализация конституционных прав населения и норм в экологической сфере привела к существенному расширению базы законодательного регулирования в места защиты атмосферного воздуха. Главными законодательными и другими нормативными правовыми актами, регламентирующими вопросы природоохранной деятельности, служат следующие.

Воздушный кодекс Российской Федерации (19 марта 1997 г.). 3 нем особые требования предъявляются к состоянию полетной техники, регулированию вакансии двигателей для снижения загрязнения атмосферы.

Федеральный закон «Об уничтожении химического оружия»» (2 мая 1997 г.) устанавливает правовые основы проведения комплекса работ по залогу покровительства окружающей среды.

Уголовный кодекс (январь 1997 г.) содержит ряд статей, касающихся атомной промышленности, имеет определение «экологические преступления».

Федеральный закон «О радиационной безопасности населения» (9 января 1996г.). В целях его реализации Правительством РФ был принят ряд постановлений, которые касаются права размещения радиоактивных веществ и радиоактивных отходов, их хранения и перевозки.

Федеральный закон «Об употреблении атомной энергии» (21 ноября 1995 г.; в феврале 1997 г. были внесены изменения и дополнения).

В Госкомэкологии России рассмотрено и утверждено немного нормативно-правовых документов, касающихся покровительства атмосферы, в частности по методике расчета выбросов в атмосфера загрязняющих веществ.

ГОСТ (1986) «Охрана природы. Атмосфера. Нормы и способы определения выбросов вредных веществ с отработавшими газами дизелей, тракторов и самоходных сельскохозяйственных машин».

Заключение 

 

В настоящее время проблема очистки атмосферы остро встала перед человечеством, в связи с разнообразными загрязнениями человеком, промышленностью, сельским хозяйством. В течение нескольких десятков лет, ученные придумывают все новые и новые изобретения и очистительные сооружения, пытаются придумать более экономичные способы очищения атмосферы. Одним из таких способов является биоремедиация.  

 

 

 

Список использованной литературы

1. Нейтрализация запахов, очистка  воздуха от летучих соединений, деодоризация отходов. [электронный  ресурс], режим доступа: http://www.microzym.ru/odorcontrol

2. Промышленная ионизация воздуха. [электронный ресурс], режим доступа: http://www.tehnoinfa.ru/ionizacija/21.html

3. Бактерии очистят атмосферу  от СО2. [электронный ресурс], режим  доступа: http://gizmod.ru/2009/12/16/bakterii_ochistjat_atmosferu_ot_co2/

4. ТЕХНОЛОГИЯ ЗАЩИТЫ ВОЗДУШНОГО  БАССЕЙНА (АТМОСФЕРЫ) ОТ ЗАГРЯЗНЕНИЙ. [электронный ресурс], режим доступа: http://zelenyshluz.narod.ru/articles/atmosfer.htm