43. Преимущества и недостатки очистки газов фильтрацией

Фильтрация – весьма распространенный прием тонкой очистки газов.

Преимущества: 1 сравнительная низкая стоимость оборудования (за

исключением металлокерамических фильтров). 2. Высокая эффективность тонкой

очистки. 2. Эффективность метода - до 99%. 3. небольшая чувствительность фильтров к фракционному составу

Недостатки: 1. высокое гидравлическое сопротивление. 2. быстрое забивание фильтрующего материала пылью. 3. быстрый износ материала рукавов (что может вызывать ненадежность работы фильтров) 4. аппарат является периодически работающим (так как нуждается в регенерации встряхиванием) 5. неравномерность очистки в течение некоторого времени после регенерации 6. неравномерность гидравлического сопротивления в ходе работы фильтра

Плюсы электрофильтров:

- высокая степень очистки для мелкодисперсных примесей

- низкое гидравлическое сопротивление аппарата

- возможность очистки горячих газов температурой до 6000С.

Минусы электрофильтров:

- сложность и высокая стоимость аппаратов

- высокий расход электроэнергии.

По величине электрического сопротивления пыль делится на:

с малым удельным электрическим сопротивлением (<100 Ом·см) - они легко перезаряжаются

с удельным сопротивлением (104 - 1010 Ом·см) - такая пыль лучше всего очищается электрофильтрами

с сопротивлением больше 1010 Ом·см - такая пыль хуже всего задерживается в электрофильтрах (так как они медленно разряжаются на корпусе). Можно понизить удельное сопротивление частиц пыли легким увлажнением газа.

44. Электрофильтры. Принципы работ электрофильтров.

Эффективность - 99%. Наиболее эффективно удаляются мелкие примеси (1 - 100 мкм).

Трубчатые электрофильтры:

В них процесс основан на ударной ионизации газа в электрическом поле (в зоне коронирующего разряда). На корпус подают положительный полюс источника тока, на проволоку - отрицательный. Энергия между электродами - 50-100 кВ. Проволока - это коронирующий электрод; корпус - осадительный электрод.

Основной процесс: передача зарядов ионов частицам примеси с дальнейшим осаждением последних на осадительных и коронирующих электродах.

В воздухе и дымовых газах подвижность отрицательных ионов выше, чем положительных, поэтому электрофильтры обычно делают с отрицательным коронирующим электродом. Время зарядки аэрозольных частиц измеряется долями секунды. Движение заряженных частиц к осадительному электроду происходит под действием аэродинамических сил и сил электрического поля

Пластинчатые электрофильтры:

состоят из рядов пластин с проволоками.

Плюсы электрофильтров:

- высокая степень очистки для мелкодисперсных примесей

- низкое гидравлическое сопротивление аппарата

- возможность очистки горячих газов температурой до 6000С.

Минусы электрофильтров:

- сложность и высокая стоимость аппаратов

- высокий расход электроэнергии.

По величине электрического сопротивления пыль делится на:

с малым удельным электрическим сопротивлением (<100 Ом·см) - они легко перезаряжаются

с удельным сопротивлением (104 - 1010 Ом·см) - такая пыль лучше всего очищается электрофильтрами

с сопротивлением больше 1010 Ом·см - такая пыль хуже всего задерживается в электрофильтрах (так как они медленно разряжаются на корпусе). Можно понизить удельное сопротивление частиц пыли легким увлажнением газа.

45. Обезвреживание газовоздушных выбросов Наиболее рациональным направлением охраны воздушного бассейна от загрязнения являются технологические процессы, обеспечивающие минимальный объем газообразных отходов, локализацию токсичных веществ в зоне их образования и значительную замкнутость газовых потоков. Однако до настоящего времени основным способом снижения вредных выбросов в атмосферу остается внедрение систем газоочистки. Техника газоочистки весьма многообразна как по методам улавливания и обезвреживания вредных примесей, так и по конструкции газоочистных устройств. Классификация методов и аппаратов очистки технологических и вентиляционных газовых выбросов приведена на рис. 10.5. Для улавливания аэрозолей (пылей и туманов) используют аппараты сухой, мокрой и электрической очистки. Работа сухих пылеулавливающих аппаратов основана на различных механизмах осаждения взвешенных частиц: гравитационном (под действием силы тяжести), инерционном, центробежном или фильтрационном. В мокрых пылеуловителях осаждение происходит вследствие контакта взвешенных частиц с жидкостью, чаще всего водой. Метод электрической очистки основан на ионизации газа в электрическом поле высокого напряжения и осаждении заряженных частиц пыли на электродах электрофильтра. Для очистки газов от содержащихся в них газообразных и парообразных примесей применяют методы абсорбции, адсорбции, каталитические и термические методы. Способы очистки газовых потоков характеризуются составом используемого оборудования, необходимыми ресурсами для его работы, параметрами входного и выходного потоков, влиянием на основной рабочий процесс. На выбор метода влияют состав, физико-химические свойства и концентрация извлекаемых компонентов, температура газа, наличие сорбентов, требуемая степень очистки, возможность рекуперации уловленных веществ.

46. Каталитический метод. Метод каталитической очистки воздуха превращает токсичные компоненты промышленных выбросов в вещества безвредные или менее вредные для окружающей среды. Каталитическая очистка воздуха осуществляется путем введения в систему дополнительных веществ – они-то и называются катализаторами.  Методы каталитической очистки воздуха основаны на взаимодействии загрязнителей с одним из таких веществ. В результате каталитических реакций примеси, находящиеся в газе, превращаются в другие, но уже безопасные соединения.  В этом состоит основное отличие каталитической очистки воздуха от других методов –  в том, что вредные примеси не извлекаются из газа. Они трансформируются – либо в безвредные соединения, либо в соединения, легко удаляемые из газового потока. Во втором случае требуются дополнительные операции, чтобы извлечь ненужные вещества из газовой смеси. Делается это с помощью жидких или твердых сорбентов. Таким образом, главную роль в каталитической очистке воздуха играют катализаторы. Существует множество методов и критериев их подбора, а решение, которое в итоге принимают специалисты, учитывает широкий ряд факторов.

47. Эффективный метод обезвреживания нейтральных газов. Таким методом является каталитический метод. При каталитическом обезвреживании можно обезвредить нейтральные газы, имеющие высокую токсичность, в элементарный вид. Таким образом можно достичь конверсии газов до 99,9%, несмотря на то, что схема обезвреживания представляет собой простые процессы: 4CO+NH₄= 2CO₂+H₂O+2N₂ 2NO+2CO=N₂+ 2CO₂ также смотри билет 46

48. Метод термического обезвреживания основан на способности горючих токсичных компонентов ( газы, пары и сильно пахнущие вещества) окисляться до менее токсичных при наличии свободного кислорода и высокой температуры газовой смеси. Этот метод применяется в тех случаях, когда объемы выбросов сравнительно высоки, концентрация горючих в выбросах не выходит за пределы воспламенения. [1]

Метод термического обезвреживания смеси нефтешламов и избыточного активного ила требует их постоянного однородного состава: - 25 % нефтепродуктов, - 10 % механических примесей, - 65 % воды. [2]

Метод термического обезвреживания сточных вод применяют при небольших расходах, а также когда другие методы нецелесообразны по экономическим соображениям. Огневой метод используют для утилизации сточных вод, содержащих высокотоксичные органические вещества, и в случае наличия в сточных водах горючих отходов, которые можно использовать как топливо. Сущность метода заключается в распылении сточных вод в поток топочных газов, нагретых до 900 - 1000 С. При этом вода полностью испаряется, органические примеси сгорают, а неорганические минеральные вещества образуют твердые или оплавленные частицы. [3]Однако метод термического обезвреживания в настоящее время остается наиболее простым, надежным и малоотходным, а в случае использования тепла - дешевым постав-шиком энергии. [4]

Разработан метод термического обезвреживания для очистки вод, используемых в качестве промывочных на установках ЭЛОУ, подтоварных вод сырьевых резервуарных парков и обезвреженных сернисто-щелочных сточных вод с выделением различных солей в виде товарного продукта. [5]

Область применения метода термического обезвреживания вредных примесей ограничивается характером образующихся при окислении продуктов реакции. Так, при сжигании газов, содержащих галогены, серу, фосфор, образующиеся продукты реакции по токсичности во много раз превышают исходных газовый выброс. Исходя из этого, метод термического обезвреживания применим для выбросов, включающих токсичные компоненты органического происхождения, но не содержащие галогены, серу и фосфор. [6]

В обзоре рассмотрен метод термического обезвреживания фтяного шлама и избыточного активного ила, относящихся к шболее крупнотоннажным отходам нефтеперерабатывающих одов. [7]

Известное значение приобретает метод термического обезвреживания особо токсичных сточных вод, для которых пока не найдены более экономичные способы очистки. [8]

Следует отметить, что метод термического обезвреживания смеси нефтешламов и избыточного активного ила требует их постоянного однородного состава: - 25 % нефтепродуктов, - 10 % механических примесей, - 65 % воды. [9]

Ошибки такого рода типичны при оценке метода термического обезвреживания, который часто рассматривается в качестве универсального средства. Вместе с тем в процессе горения образуются оксиды азота NO и NO2, которые сами по себе менее токсичны, чем исходные соединения, но по воздействию на биосферу сравнимы с формальдегидом, акролеином, оксидами серы и др. соединениями, участвующими в образовании сульфатных и фотохимических смогов. Формальный расчет степени обезвреживания по исходным загрязнителям может показать картину глубокой очистки вредных выбросов, в то время как учет в формуле (4.5) образовавшихся оксидов азота поможет выявить реальную ситуацию. Если степень очистки выбросов окажется при этом недостаточной ( например, при высоких концентрациях оксидов азота, характерных для энергетических парогенераторов и высокотемпературных печей), то может возникнуть вопрос о двухступенчатой очистке и, следовательно, о дополнительных затратах средств. [10]

На основании исследований, проведенный ранее в ЛИСИ, разработан метод термического обезвреживания инфицированных стоков и отходов на установке непрерывного действия с использованием техники псевдоожижения. [11]

Названные отходы из-за сложного состава и разнообразия химических веществ, относящихся к различным классам соединений не удается обезвредить механическими или химическими методами. Наиболее распространены как в нашей стане, так и за рубежом термические методы обезвреживания. Метод термического обезвреживания выбирается в зависимости от наличия у предприятия необходимых энергоресурсов ( пара, топлива, сжатого воздуха, электроэнергии) и катализаторов. [12]

49. Гидросфера. Гидросфе́ра (от др.-греч. Yδωρ — вода и σφαῖρα — шар) — это водная оболочка Земли.

Она образует прерывистую водную оболочку. Средняя глубина океана составляет 3850 м, максимальная (Марианская впадинаТихого океана) — 11 022 метра. Около 97 % массы гидросферы составляют соленые океанические воды, 2,2 % — воды ледников, остальная часть приходится на подземные, озерные и речные пресные воды. Общий объём воды на планете около 1 532 000 000 кубических километров. Масса гидросферы примерно 1,46*10²¹ кг. Это в 275 раз больше массы атмосферы, но лишь 1/4000 от массы всей планеты. Гидросферу на 94% составляют воды Мирового океана, в которых растворены соли (в среднем 3,5%), а также ряд газов. Верхний слой океана содержит 140 трлн тонн углекислого газа, а растворенного кислорода — 8 трлн тонн. Область биосферы в гидросфере представлена во всей ее толще, однако наибольшая плотность живого вещества приходится на поверхностные прогреваемые и освещаемые лучами солнца слои, а также прибрежные зоны.

В общем виде принято деление гидросферы на Мировой океан, континентальные воды и подземные воды. Большая часть воды сосредоточена в океане, значительно меньше — в континентальной речной сети и подземных водах. Также большие запасы воды имеются в атмосфере, в виде облакови водяного пара. Свыше 96 % объёма гидросферы составляют моря и океаны, около 2 % — подземные воды, около 2 % — льды и снега, около 0,02 % — поверхностные воды суши. Часть воды находится в твёрдом состоянии в виде ледников, снежного покрова и в вечной мерзлоте, представляя собой криосферу.

Поверхностные воды, занимая сравнительно малую долю в общей массе гидросферы, тем не менее играют важнейшую роль в жизни наземной биосферы, являясь основным источником водоснабжения, орошения и обводнения. Сверх того эта часть гидросферы находится в постоянном взаимодействии с атмосферой и земной корой.

Взаимодействие этих вод и взаимные переходы из одних видов вод в другие составляют сложный круговорот воды на земном шаре. В гидросфере впервые зародилась жизнь на Земле. Лишь в начале палеозойской эры началось постепенное переселение животных и растительных организмов на сушу. Океаническую кору слагают осадочный и базальтовый слои.

50. Взаимосвязь м/у основным свойством воды и равновесии в окр среде.

Вода обладает важными свойствами, которые обеспечивают жизнь на Земле: 1) высокая растворяющая способность; 2) полярность воды; 3) полная прозрачность; 4) анамально-высокая уд. теплота испарения (2263,8 Дж/гр); 5) способность испаряться при любой температуре; 6) малая сжимаемость; 7) источник кислорода. Способность при замерзании увеличиваться в 4 раза и уменьшаться при нагревании. Если условно распределить всю воду гидросферы по поверхности Земли, то она покроет ее на высоту 3 км.

51. Водопотребление. Категории водопотребления.

Водопотребление – использование водных ресурсов для удовлетворения любых нужд населения и пром-х предприятий. Классифицируется на: 1) по целям водопользования – хозяйственно-питьевое, коммунально-бытовое, промышленное, для водной транспортировки, рыбного хоз-ва, для лечебно-культурных нужд; 2)По объектам – поверхностные, подземные, территориально-морские воды; 3) По способу использования – с изъятием воды без возврата, с возвратом, повторное использование, оборотное использование; 4) по характеру: а) использование воды для хоз-питьевых нужд; б) снабжение водой предприятий пищевой промышленности; в) использование воды для культурно-бытовых целей.

54. Основные источники загрязнения воды.

Природные воды могут быть загрязнены самыми различными примесями, которые разделяют с учетом их биологических и физико-химических свойств на группы. К 1 группе относятся вещества, растворяющиеся в воде и находящиеся там в молекулярном или ионном состоянии. 2-я группа примесей — те, что образуют с водой коллоидные системы и взвеси. Основными источниками загрязнения являются промышленнные и коммунальные канализационные стоки, смыв с полей части почвы, содержащей различные агрохимикаты, дренажные воды систем орошения, стоки животноводческих ферм, попадание в водоемы с осадками и ливневыми стоками аэрогенных загрязнений. Годовой объем промышленных коммунально-бытовых и сельскохозяйственных стоков в мире достиг 6,7%, или около 2,5 тыс. км естественного речного стока на планете. Антропогенные загрязнения воды по сравнению с природными водами (растворы и взвеси) более опасны и во много раз сильнее снижают ее качество. Среди загрязнителей воды наибольшую опасность представляют фенолы, нефть и нефтепродукты, соли тяжелых металлов, радионуклиды, пестициды и другие органические яды, биогенная органика, насыщенная бактериями, минеральные удобрения и т. д. Общая масса основных антропогенных загрязнителей гидросферы достигла 15 млрд т в год.

52. Санитарная охрана наземных источников питьевого водоснабжения.

Санитарная охрана источников питьевого водоснабжения осуществляется путем организации на водосборных бассейнах зон санитарной охраны. Зона санитарной охраны поверхностного источника водоснабжения представляет собой специально выделенную территорию, охватывающую используемый водоем и частично бассейн его питания. Эта зона подразделяется на 3 подзоны: 1) территория строгого режима с ограждениями, со спец охраной. Эта подзона имеет спец лесопосадку, на территории которой запрещается ведение всякого хозяйства; 2) Имеет ограничения по видам деятельности, загрязнения которых способны проникнуть в водные источники. На этой зоне запрещено строить склады ГСМ (горюче-смазочные материалы) и использовать для насаждений удобрения; 3) Предупредительная- вводится ограничение на хозяйственную деятельность, строительство ферм, скот. Границы первого пояса зоны поверхностного источника водоснабжения, в том числе водоподводящего канала, должны устанавливаться на расстояниях от водозабора - не менее 100 м; Границы второго пояса зоны водотока надлежит устанавливать: вниз по течению — не менее 250 м; Границы третьего пояса зоны поверхностного источника водоснабжения должны быть вверх и вниз по течению водотока или во все стороны по акватории водоема такими же, как для в торого пояса; боковые границы —не более 3—5 км от водотока или водоема.

53. Санитарная охрана подземных источников питьевого водоснабжения.

Санитарная охрана источников питьевого водоснабжения осуществляется путем организации на водосборных бассейнах зон санитарной охраны. Границы первого пояса зоны подземного источника водоснабжения должны устанавливаться от одиночного водозабора (скважина, шахтный колодец, каптаж) или от крайних водозаборных сооружений группового водозабора на расстояниях: 30 м при использовании защищенных подземных вод; 50 м при использовании недостаточно защищенных подземных вод. Границы второго пояса зоны подземного источника водоснабжения устанавливаются расчетом, учитывающим время продвижения микробного загрязнения воды до водозабора, принимаемое в зависимости от климатических районов и защищенности подземных вод от 100 до 400 сут. Граница третьего пояса зоны подземного источника водоснабжения определяется расчетом, учитывающим время продвижения химического загрязнения воды до водозабора, которое должно быть больше принятой продолжительности эксплуатации водозабора, но не менее 25 лет.