Загрязнение атмосферы. Классификации промышленных выбросов и методы очистки

Загрязнение атмосферы. Классификации промышленных выбросов и методы очистки.

Источники загрязнения атмосферы можно разделить на два основных вида − естественные и антропогенные.

К естественным загрязнениям относятся :

  •  Пыль растительного, вулканического или космического происхождения
    •  Пыль, возникающая при эрозии почвы
      •  Пыль из частиц морской соли
      •  Дым и газы от лесных и степных пожаров
      •  Газы вулканического происхождения.

Естественные загрязнения могут быть распределены во времени и пространстве равномерно (например, выпадение космической пыли) или локально и кратковременно (например, лесные пожары, извержения вулканов).

Уровень загрязнения атмосферы естественными источниками является фоновым, почти всегда постоянным в течение времени.

Антропогенные (промышленные) загрязнения атмосферы:

  •  Аэрозоли тяжелых и редких металлов
    •  Аэрозоли различных синтетических соединений, не существующих в природе
      •  Различные радиоактивные вещества
      •  Различные канцерогенные вещества
      •  Различные бактериологические вещества, чуждые природе.

Основное загрязнение атмосферы создают:

  •  Черная металлургия
    •  Цветная металлургия
      •  Предприятия машиностроительного комплекса
      •  Нефтедобыча, нефтехимия и химическая промышленность
      •  Автотранспорт (работающие машины)
      •  Теплоэлектростанции
      •  Производство стройматериалов.

 Самые распространенные токсичные вещества в атмосфере: окись углерода СО, двуокись серы SO2, окись азота NO, NO2, углеводороды, двуокись углерода СО2 и пыль.

В мировых промышленных мегаполисах зафиксировано превышение концентрации токсичных веществ над фоновым или средним:

  •  По СО − 80…1250 раз и более
    •  По SO2 − 50…300 раз
      •  По NO2 − до 25 раз.

Кроме того, заводы электронной промышленности выбрасывают в атмосферу пары различных кислот (плавиковой (HF), серной, хромовой), большое количество паров различных растворителей.

К настоящему времени экологами обнаружено более 500 вредных веществ в атмосфер, и их количество постоянно увеличивается.

   Основные цеха машиностроительного комплекса, которые загрязняют воздух:

  •  Литейные цеха. Плавильные установки для плавки стали и других металлов
    •  Кузнечно-прессовые и прокатные цеха
      •  Термические цеха
      •  Цеха механической обработки
      •  Цеха производства неметаллических материалов
      •  Сварочные цеха
      •  Участки пайки и участки лужения
      •  Гальванические цеха
      •  Окрасочные цеха.

Современная ТЭС (теплоэлектростанция) расходует в сутки до 4000 тонн угля и выбрасывает в атмосферу за те же сутки даже при использовании системы пылеулавливания с эффективностью 98%:

  •  6 тонн SO2;
    •  20 тонн NO и NO2;
      •  20 тонн пыли (зола, пыль, сажа).

Мировой парк автомобилей ежегодно выбрасывает в атмосферу миллионы тонн окиси углерода, углеводородов, окислов азота.

Пассажирские, военные самолеты, ракеты и космические корабли многоразового использования загрязняют не только приземные но и более высокие слои атмосферы, разрушают озоновый слой над Землей.

 Согласно стандартам выбросы в атмосферу классифицируются:

1.  По агрегатному состоянию:

  •  Газообразные и парообразные (СО, SO2, NO2 и др.)
    •  Жидкие (кислоты, щелочи, органические растворители, растворы солей и др.)
      •  Твердые (свинец и его соединения, пыль, сажа и др.)

2.  В зависимости от размера частиц жидкие выбросы делятся на 4 подгруппы:

  •  Супертонкий туман до 0,5 мкм
    •  Тонкодисперсный туман 0,5 – 3 мкм
      •  Грубодисперсный туман 3 – 10 мкм
      •  Брызги >10 мкм

3.  Твердые выбросы в атмосферу делятся на:

  •  Частицы до 1 мкм
    •  Частицы 1-10 мкм
      •  Частицы 10-50 мкм
      •  Частицы >50 мкм.
      •  

Классификация методов очистки производственных выбросов

На схеме представлены различные инженерные системы, предназначенные для очистки производственных выбросов:

  •  От твердых частиц пыли
    •  От туманообразных, газообразных и парообразных загрязнений.

 

Принцип действия сухих пылеуловителей для очистки производственных газовых выбросов.

Сухие пылеуловители – это циклоны.

Принцип действия циклона состоит в следующем:

Поток запылённого газа вводится в аппарат через входной патрубок 2 по касательной к внутренней поверхности корпуса 1.

В аппарате формируется вращающийся поток газа, направленный вниз к конической части аппарата.

Вследствие воздействия центробежной силы частицы пыли выносятся из потока и оседают на стенках аппарата, затем захватываются вторичным потоком и попадают в нижнюю часть через выпускное отверстие в бункер для сбора пыли (на рисунке не показан).

Очищенный от пыли газовый поток затем двигается снизу вверх и выводится из циклона через выходную трубу 3.

Для нормальной работы циклона необходима герметичность бункера. Если бункер негерметичен, то из-за подсоса наружного воздуха происходит вынос пыли через выходную трубу.

Принцип действия электрофильтров для очистки производственных газовых выбросов.

Фильтр похож на цилиндрический конденсатор. В зазоре между коронирующим электродом 1 и осадительным электродом 2 создается электрическое поле. Коронирующий разряд возникает обычно при напряжении 50 кВ и более.

Пыльный воздух поступает в электрофильтр. Экспериментально установлено, что большинство частиц пыли в электрофильтре получает заряд отрицательного знака. Поэтому основная масса пыли осаждается на положительном электроде. Из фильтра выходит очищенный от пыли воздух.

Принцип действия мокрых пылеуловителей для очистки производственных газовых выбросов.

Мокрые пылеуловители характеризуются очень высокой эффективностью очистки от мелкодисперсной пыли (0,3-1 мкм). Аппараты позволяют очищать от пыли горячие и взрывоопасные газы.

Работают по принципу захвата частиц пыли каплями жидкости.

Самые распространенные в промышленности аппараты называются скрубберами Вентури  (см. рисунок ).

 

Скрубберы обеспечивают очистку аэрозолей со средним размером частиц от 0,3 до 2 мкм.

Расход воды на орошение 0,1-6 л на 1 м3 очищенного газа.

Основная часть скруббера − сопло Вентури 3. В конфузорную часть 1 подается загрязненный газ. Через центробежные форсунки 2 подается жидкость на орошение.

В узкой части сопла происходит разгон скорости газа от 15-20 м/с на входе до 200 м/с и более. Здесь происходит процесс орошения пыли и захват частиц пыли каплями жидкости.

Далее в диффузорной части сопла поток тормозится до первичной скорости и подается в бункер 4 для сбора мокрой пыли. Очищенный газ уходит из бункера.

Принцип действия туманоуловителей для очистки производственных газовых выбросов от паров, кислот и масел.

Для очистки воздуха от туманов, кислот, щелочей, масел и других жидкостей используют волокнистые фильтры.

Принцип действия основан на осаждении капель на поверхности пор с последующим стеканием жидкости под действием сил тяжести.

На рисунке  показан фильтрующий элемент туманоулавителя.

В пространство между двумя цилиндрами 1, изготовленными из сеток, помещается волокнистый фильтроэлемент 2. Жидкость, осевшая на фильтре, стекает в стакан 3.

Волокнистые туманоуловители обеспечивают высокую эффективность очистки − до 99,9%.

Наполнители − лавсан, полипропилен.

Принцип действия аппаратов для очистки производственных газовых выбросов от токсичных и опасных газов.

Чтобы очистить промышленные газовые выбросы от газообразных загрязнений, необходимо отделить газ от газа. Это сложная задача решается с помощью различных методов очистки.

По характеру физико-химических процессов эти методы очистки делятся на 5 групп:

  1.  Абсорбция − это растворение примесных газов.
    1.  Хемосорбция − это химическое связывание примесных газов.
      1.  Адсорбция − это поглощение газообразных примесей твердыми активными веществами.
      2.  Термическая нейтрализация газов.
      3.  Поглощение примесей путем применения каталитического превращения.

1. МЕТОД АБСОРБЦИИ:

Метод абсорбции − это поглощение одного или нескольких газовых примесных компонентов газовой смеси жидким поглотителем с образованием раствора.

То, что поглощается, называется абсорбатами.

То, что поглощает, называется абсорбентом.

В таблице  приведены конкретные промышленные примеры таких веществ.

АбсорбатАбсорбентNH3, HCl, HF, H2S, Cl2H2OАроматические углеводороды (например, из коксового газа)Вязкие масла

Организация контакта газового потока с жидким растворителем осуществляется пропусканием газа через насадочную колонну. На рисунке 4 представлена схема орошаемой противоточной насадочной башни.

Загрязненный газ входит в нижнюю часть башни. Очищенный − покидает ее через верхнюю часть. Сверху через разбрызгиватели вводят чистый поглотитель − воду. Снизу отбирают отработанный раствор.

Химически инертные насадки внутри колонны предназначены для увеличения поверхности контакта жидкость-газ (вода-газ). Материал для насадки должен обладать антикоррозионной устойчивостью. Это может быть керамика, фарфор, пластмассы, металлы.

  1.  МЕТОД ХЕМОСОРБЦИИ:

Основан на поглощении газов твердыми или жидкими поглотителями с образованием химических соединений. Примеры хемосорбции – это очистка воздуха от примесей (таблица).

ПримесиС чем связываются через химические реакцииNO, NO2Известь (NaOH)H2SЭтаноламинПары кислот: HCl, H2SO4, HFИзвесть (NaOH)

Указанные примеси могут быть в воздухе у ванн травителя, ванн гальваники, ванн для других химических обработок.

Применяемые аппараты для хемосорбции – это насадочные колонны-башни.

Эффективность очистки – 65…75%

  1.  МЕТОД АДСОРБЦИИ:

Основан на физических свойствах некоторых твердых тел с ультрамикроскопической структурой селективно извлекать и концентрировать на своей поверхности отдельные компоненты из газовой смеси.

В качестве адсорбентов или поглотителей применяют вещества, имеющие большую площадь активной поверхности на единицу массы.

Так, удельная поверхность активированных углей достигает 105-106 м2/кг. Их применяют для очистки газов.

В качестве адсорбентов применяют также активированный глинозем, силикагель, активированную окись алюминия, синтетические цеолиты. Они обладают большей адсорбционной способностью, чем активированные угли.

В таблице  представлены примеры использования адсорбции в промышленности.

Что адсорбируютПроизводствоSO2Из топочного газаПары растворителейОкраска автомобилейПары органических смолПроизводство стекловолокнаПары эфира, ацетонаПроизводство порохаЯдовитые газыВыхлоп автомобилейРадиоактивные газы, радиоактивный йодЯдерные реакции (АЭС)

  1.  ТЕРМИЧЕСКАЯ НЕЙТРАЛИЗАЦИЯ:

Метод основан на способности токсичных газов окисляться до менее токсичных. Процесс идет при наличии кислорода и высокой температуры.

Этот метод нейтрализации вредных примесей имеет ограничения. Нельзя его применять тогда, когда продукты окисления намного токсичнее исходных. Так, при сжигании газов, содержащих фосфор, галогены, серу, образующиеся продукты реакции окисления по токсичности во много раз превышают исходный газовый выброс.

Самая распространенная схема термической нейтрализации газовых выбросов – это их прямое сжигание в пламени.

Примером процесса прямого сжигания является сжигание углеводородов, содержащих токсичные газы. Т.е. сжигание метана, содержащего цианистый водород.

Второй пример – это сжигание водорода, содержащего фосфин, диборан, хлористый водород, моносилан после эпитаксии (рисунок 5).

СХЕМА ТЕРМИЧЕСКОЙ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ ВРЕДНЫХ ПРИМЕСЕЙ ПОСЛЕ ЭПИТАКСИИ

Третий пример – это сжигание паров органических растворителей и окиси азота NO, образующихся в цехах нитрования и в лакокрасочном производстве.

Одна из серьезных аппаратных проблем, затрудняющих прямое сжигание, связана с тем, что температура факела может достигать 1300 °С.

Система огневого обезвреживания обеспечивает эффективность очистки до 90…99%.

  1.  КАТАЛИТИЧЕСКИЙ МЕТОД:

Используется для превращения токсичных компонентов промышленных выбросов в вещества безвредные или менее вредные для окружающей среды путем введения в систему дополнительных веществ – катализаторов.

В большинстве случаев катализаторами могут быть окись меди, окись марганца, благородные металлы платина, палладий и др.

Такие катализаторы могут полностью окислять примеси этилена, пропилена, бутана, пропана, альдегидов, этилацетона, бензола, толуола, ксилола и другие вещества.

Реакция окисления толуола в присутствии пиромзита (марганцевой руды):

Эффективность очистки до 95…98%.

Каталитическое окисление выгодно отличается от термического окисления:

  •  Кратковременностью процесса (иногда процесс идет доли секунды). Это позволяет резко уменьшить габариты реактора.
    •  Температура реакции намного ниже (200…400 °С вместо 800…1200 °С).

Способы снижения токсичности выбросов  автотранспорта 

В настоящее время применяют двигатели внутреннего сгорания (ДВС):

  •  бензиновые;
    •  дизельные;
      •  на газовом топливе (сжатый и сжиженный).

В выхлопных газах ДВС содержаться ядовитые вещества: окись углерода СО и углеводороды СnНm.

В настоящее время очень широкое распространение получили каталитические нейтрализаторы ядовитых выхлопных газов.

Каталитическая нейтрализация отработавших газов ДВС на поверхности катализатора происходит за счет химических превращений. В результате реакции окисления СО и углеводородов образуется менее вредный для окружающей среды углекислый газ СО2.

Применяют катализаторы на основе благородных металлов – платина, рутений, радий. Это позволяет почти в 3 раза снизить концентрацию ядовитых веществ в выхлопных газах ДВС.

На рисунке  показана схема установки каталитического нейтрализатора в системе ДВС.

Отработавшие газы от двигателя 1 поступают по трубе 2 к каталитическому нейтрализатору 8, а потом выбрасываются в атмосферу.

Для поддержания нужной температуры в нейтрализаторе используется электронный блок 7. Он регулирует подачу воздуха из атмосферы в нейтрализатор.

. Схема системы выпуска отработавших газов: а) без каталитического нейтрализатора; б) с каталитическим нейтрализатором: 1 - выпускной клапан; 2 - выпускной трубопровод; 3 - приемная труба глушителя; 4 - дополнительный глушитель (резонатор); 5 - основной глушитель; 6 - соединительный хомут; 7 - датчик концентрации кислорода (лямбда-зонд); 8 - каталитический нейтрализатор; 9 - керамическая основа нейтрализатора

Внутри термостойкого корпуса нейтрализатора находится носитель из керамической основы, на которую наносится активный каталитический материал, состоящий из тончайшего слоя благородных металлов. В носителе имеется множество продольных каналов, проходя по которым отработавшие газы подвергаются нейтрализации, в результате чего токсичность выхлопа снижается примерно на 90%. После нейтрализатора основными компонентами выхлопных газов становятся относительно безопасная двуокись углерода, а также совсем безвредные азот и водяной пар.

Каталитический нейтрализатор может успешно работать при соотношении топлива с воздухом близким к стехиометрическому. Для измерения количества кислорода в выпускной системе устанавливается датчик концентрации кислорода (лямбда-зонд). Датчик отслеживает концентрацию кислорода в отработавших газах и передает информацию в электронный блок управления двигателем (ЭБУ), который дает команду на изменение количества впрыскиваемого в цилиндры двигателя топлива.

Датчик концентрации кислорода не работает только во время прогрева двигателя, при этом ЭБУ определяет состав смеси, впрыскиваемой в цилиндр двигателя, без участия этого датчика.

Принцип действия систем очистки производственных сточных вод от твёрдых частиц.

Состав примесей в сточных водах

Рассмотрим очистку сточных вод предприятия на примере тракторного завода.

На машиностроительном предприятии  воду используют:

  •  для промывки исходных материалов;
    •  для приготовления технологических растворов;
      •  для промывки деталей;
      •  для охлаждения готовой продукции;
      •  для промывки готовой продукции;
      •  наконец, для хозяйственных нужд.

Количество потребляемой воды в сутки очень велико. Забор воды производят из водоемов. 90% воды возвращается в водоем, поэтому вода должна быть очищена.

С4 Примеси, которыми загрязняется вода во время технологического процесса:

  •  песок,
    •  шлак,
      •  железная окалина,
        •  металлические опилки,
        •  масла,
        •  глина,
        •  органические вещества,
        •  сода,
        •  краска,
        •  щелочи, кислоты,
        •  тяжелые металлы (хром, никель и др.),
        •  цианиды.

Содержание каждого вида примеси колеблется от 0,01-200 мг/л.

Разработаны различные системы очистки воды (см. рисунок ).

СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ ВОДЫ

Очистка производственных вод от твердых частиц

Методы очистки:

  1.  процеживание;
    1.  отстаивание;
      1.  отделение твердых частиц на центробежных установках;
        1.  фильтрование;

Процеживание.

Это первичная стадия очистки производственных сточных вод. Предназначено для выделения из воды крупных нерастворимых частиц (камешки, крупная окалина и др.), а также волокнистых загрязнений. Они могут препятствовать нормальной работе очистных сооружений.

Осуществляется пропусканием воды через решетки.

Решетки устанавливают с зазором 5…25 мм и устанавливают в коллекторах сточных вод вертикально.

При эксплуатации решетки должны непрерывно очищаться. Это делается, как правило, механически.

Примеси, снятые с решеток, измельчают на специальных дробилках и отправляют на переработку

2.  Отстаивание.

Основано на осаждении витающих твердых частиц из объема жидкости.

Отстаивание осуществляют:

  •  в песколовках;
    •  в отстойниках.

Песколовки применяют для выделения частиц песка, окалины и т.д.

На рисунке  представлена схема горизонтальной песколовки с прямолинейным движением воды.

Вода поступает в песколовку 2 через входной патрубок 1. Оседающие частицы скапливаются в специальном шламосборнике 3 и на дне песколовки. Очищенная вода через выходной патрубок 4 направляется для дальнейшей обработки. Удаление осадка из песколовки осуществляют ежесуточно.

Для разделения твердых частиц по фракционному составу или по плотности применяют аэрируемые песколовки (рисунок ).

РИСУНОК 3. СХЕМА АЭРИРУЕМОЙ ПЕСКОЛОВКИ

Оборудование состоит из входной трубы 1, воздуховода 2, воздухораспределителя 3, выходной трубы 4, шламосборника 5. Крупные фракции осаждаются, как и в горизонтальных песколовках. Мелкие же частицы, обволакиваясь пузырьками воздуха, всплывают наверх и с помощью скребковых механизмов удаляются с поверхности.

Отстойники используются для выделения из воды твердых частиц размером не менее 0,25 мм. На рисунке 4 представлена схема отстойника.

РИСУНОК 4. СХЕМА ОТСТОЙНИКА

Очищаемая вода по входному патрубку 1 с расширяющимся диаметром сечения поступают в отстойник и движется в радиальном направлении. Увеличение выходного диаметра патрубка обеспечивает уменьшение скорости истечения воды и увеличение ламинарного осаждения твердых частиц в отстойнике. Очищенная вода по отводящим трубопроводам 2 направляется для дальнейшей обработки, а шлам попадает в шламосборник 3 и периодически удаляется из отстойника.

3.  Отделение твердых частиц на центробежных установках.

Отделение твердых частиц на центробежных установках осуществляется в гидроциклонах или центрифугах.

На рисунке 5 представлена схема гидроциклона

Конструкция содержит входной патрубок 1, кольцевой водослив 2 и шламоотводящую трубу 3

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

Поток воды под высоким давлением поступает в циклон, имеющий форму конуса, через входное отверстие.

Внутри корпуса циклона образуется водоворот воды.

В результате центро-бежная сила выталкивает песок и другие крупные нерастворенные частицы загрязнения из основного потока.

Отделенные от основного потока тяжелые частицы загрязнения попадают в сливной танк, в то время как очищенная вода, двигаясь по спирали, проходит через выходное отверстие.

4.  Фильтрование.

Фильтрование предназначено для очистки от тонкодисперсных твердых примесей небольшой концентрации. Используется также после физико-химических и биологических методов очистки, так как некоторые из этих методов сопровождаются выделением в окружающую жидкость механических загрязнений.

Используют следующие фильтры:

  •  кварцевый песок;
    •  дробленый шлак;
      •  гравий;
        •  пористая нержавеющая сталь.

Для очистки сточных вод от ферромагнитных примесей (металлические опилки) применяют электромагнитные фильтры, в которых используют пондеромоторные силы взаимодействия между намагниченной фильтровальной загрузкой и ферромагнитными примесями сточной воды.

Принцип действия систем очистки производственных сточных вод от маслопродуктов.

Методы очистки:

  1.  отстаивание;
    1.  обработка в гидроциклонах;
      1.  фильтрование;
        1.  флотация.

  1.  Отстаивание.

Отстаивание основано на всплывании маслопродуктов в воде.

Широко применяют для обработки сточных вод специальными реагентами, способствующими коагуляции примесей в эмульсиях.

В качестве реагентов используют Na2CO3, H2SO4, NaCl,  Al2(SO4)3.

  1.  

    Отделение маслопродуктов в поле действия центробежных сил

    .

  1.  

    Очистка сточных вод от маслосодержащих примесей фильтрованием

    .

  1.  

    Очистка сточных вод от маслопримесей флотацией

    .

Принцип действия систем очистки производственных сточных вод от растворимых примесей 

 Методы очистки:

  1.  экстракция;
    1.  сорбция;
      1.  нейтрализация;
        1.  электрокоагуляция;
        2.  ионный обмен;
        3.  озонирование.
  2.  Экстракция.

Экстракция – процесс перераспределения примесей сточных вод в смеси взаимно нерастворимых жидкостей. Сточная вода + экстрагент.

Например, экстракцию применяют для очистки сточных вод от фенола. В качестве экстрагента применяют бензол или  бутилацетат.

Коэффициент экстракции равен 10-12, т.е. после процесса экстракции концентрация фенола в экстрагенте бывает в 10-12 раз выше, чем в воде.

  1.  Сорбция.

В качестве сорбентов используют мелкодисперсные вещества: зола, торф, опилки, шлак, глина.

Наиболее эффективный сорбент – активированный уголь.

На рисунке 9 представлена схема сорбционной установки.

СХЕМА СОРБЦИОННОЙ УСТАНОВКИ ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ

 

По трубопроводу 1 в адсорбер 2 поступает производственная вода.

По трубопроводу 4 подается адсорбент. Он перемешивается в воде для равномерного распределения по объему пропеллером 3.

Адсорбент с поглощенными им примесями оседает на дно адсорбера. Оттуда он периодически удаляется через трубопровод 5.

Очищенная вода направляется по трубопроводу 6 для дальнейшей обработки.

  1.  Нейтрализация.

Предназначена для выделения из воды кислот H2SO4, HCl, HNO3, H3PO4, щелочей NaOH, KOH, а также солей металлов этих кислот и щелочей.

Нейтрализация основана на объединении ионов водорода Н+ и гидроксильной группы ОН–  в молекулу воды. В результате производственная вода будет иметь рН=6-7. Это нейтральная среда.

Нейтрализация осуществляется:

  •  смешением кислых и щелочных производственных вод;
    •  смешением кислых производственных вод с бытовыми; последние имеют щелочной характер
      •  добавлением щелочных реагентов в кислые производственные воды;
      •  добавлением кислых реагентов в щелочные сточные воды;
      •  фильтрацией кислых вод через фильтрованную загрузку щелочного характера: известняк, мраморная крошка или доломит.

РИСУНОК СХЕМА УСТАНОВКИ ДЛЯ НЕЙТРАЛИЗАЦИИ КИСЛЫХ ВОД

Исходная вода поступает в смеситель. В него же из бака через дозатор поступает щелочной реагент. Например, гашеная известь. Из смесителя вода поступает в нейтрализатор и потом в отстойник. Из последнего выводится нейтрализованная вода и осадок.

Реагенты для нейтрализации кислых вод: NaOH, KOH, известь, известняк, доломит, мел, мраморная крошка, сода, Ca(OH)2.

Реагент для нейтрализации щелочных вод: техническая серная кислота

Принцип действия системы очистки производственных сточных вод от ионов хрома после гальваники

  1.  Электрокоагуляция.

Применяется для очистки гальванических и травильных вод от хрома, от других тяжелых, металлов, а также от цианов.

На рисунке 11 представлена схема электрокоагуляционной установки для очистки сточных вод.

СХЕМА ЭЛЕКТРОКОАГУЛЯЦИОННОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

Вода из промывной ванны гальванического участка по трубопроводу 1 поступает в электролизер 2. В нем расположены электроды 3, питающиеся от напряжения 12-24 В от выпрямителя 4. При пропускании электрического тока с плотностью 50-100 А/м2 через сточную воду происходит анодное растворение поверхности стальных электродов:  

Образующиеся при этом ионы двухвалентного железа восстанавливают шестивалентный хром до трехвалентного:

Одновременно происходит гидролиз ионов железа и трехвалентного хрома с образованием нерастворимых гидроксидов Fe(OH)2, Fe(OH)3, Cr(OH)3:   

Сточная вода со взвешенными гидроксидами покупает из электролизера в центрифугу. Там происходит отделение осадка, содержащего гидроксиды железа и хрома. Очищенная вода поступает на дальнейшую очистку и для повторного использования в промышленных ваннах

  1.  Ионообменные методы.

Используют для очистки сточных вод от примесей шестивалентного хрома. Применяются синтетические ионообменные смолы.

Вода поступает по трубопроводу 1 в последовательно расположенные анионитовые колонны 2. Колонны заполнены ионообменной смолой в ОН- форме. Здесь происходят процессы извлечения ионов хрома из воды.

Очищенная вода вновь попадает в ванну хромирования. В отдельный бак  поступают выделенные соединения хрома.

  1.  Озонирование

Озонирование – это процесс обработки сточной воды озоном. Применяется для очистки воды от цианидов, от тяжелых металлов, от сульфидов и других растворимых примесей.

Цианиды окисляются:

CN–  +  O3  =  CNO–  +  O2

30% всех CNO– ионов далее окисляются:

2CNO–  +  3O3  +  H2O  =  2NCO3  +  3O2  +  2H+

Остальные 70% цианит-ионов гидролизуются в воде с образованием NH3, который сразу же окисляется до NO – 3.

На рисунке 13 представлена схема установки для очистки промывных сточных вод гальванического участка озоном.

СХЕМА УСТАНОВКИ ДЛЯ ОЧИСТКИ ПРОМЫВНЫХ СТОЧНЫХ ВОД ГАЛЬВАНИЧЕСКОГО УЧАСТКА ОЗОНОМ

Воздух из компрессора поступает в генератор озона 1. Образующийся в генераторе 1 озон подает в колонны-адсорберы 2. Туда же одновременно подают исходную сточную воду. В адсорберах 2 происходят реакции очистки сточной воды от цианидов. Очищенная сточная вода через трубопроводы 3 направляются на слив или повторное использование.

Принцип действия систем очистки производственных сточных вод от органических примесей.

Очистка сточных вод от органических примесей осуществляется биологическими методами.

Реализуют:

  •  В естественных сооружениях. Они называются полями фильтрации или биологическими прудами;
    •  В искусственных сооружениях типа установки для биологической фильтрации.

Суть очистки в биологических прудах: при фильтровании сточной воды с органическими примесями через слой почвы в последней адсорбируются эти примеси. Образуется биологически активный слой – пленка. В этом слое поселяются микроорганизмы. Задержанные в почве органические вещества в этом биологически активном слое постепенно окисляются. И превращаются в нетоксичные вещества.

Биологические пруды подвергают аэрации для ускорения химических реакций, т.е. в воду подают сжатый воздух.

Биологические фильтры – это специальное оборудование.

Загрязнение почвы. Основные производства, загрязнающие почву. Состав наиболее значимых загрязнений.

Загрязнение почвы. Почва – рыхлый поверхностный слой земной коры, образовавшийся в результате длительного воздействия на литосферу атмосферы, воды, животных и растений. Почва состоит из хорошо выраженных слоев – почвенных горизонтов, различающихся по структуре и цвету. Состояние почв, грунтов имеет важнейшее значение для оценки экологического статуса той или иной территории; с этой точки зрения почвы представляют интерес и как начальное звено пищевых цепей, и как интегральный показатель экологического состояния окружающей среды, и как источник вторичного загрязнения приземного слоя атмосферы, поверхностных и грунтовых вод. организм.

В почве протекают разные физические, химические и биологические процессы, которые в результате загрязнений нарушаются. Загрязнение почв связано с загрязнением атмосферы и вод. В почву попадают твердые и жидкие промышленные, сельскохозяйственные и бытовые отходы. Основными загрязняющими почву веществами являются металлы и их соединения, радиоактивные вещества, удобрения и пестициды.

Существует следующее подразделение источников загрязнения почвы:

1. Жилые дома и бытовые предприятия. В числе загрязняющих веществ преобладают бытовой мусор, пищевые отходы, фекалии, строительный мусор, отходы отопительных систем, пришедшие в негодность предметы домашнего обихода, мусор общественных учреждений: больниц, столовых, гостиниц, магазинов и др.

2. Промышленные предприятия. В твердых и жидких промышленных отходах постоянно присутствуют те или иные вещества, способные оказывать токсическое воздействие на живые организмы и их сообщества. Например, в отходах металлургической промышленности обычно присутствуют соли цветных и тяжелых металлов. Машиностроительная промышленность сбрасывает в окружающую среду цианиды, соединения мышьяка, бериллия; при производстве пластмасс и искусственных волокон образуются отходы бензола фенола; фенолы, метанол, скипидар, кубовые остатки обычные отходы целлюлозно-бумажного производства.

3. Теплоэнергетика. Помимо образования массы шлаков при сжигании каменного угля с теплоэнергетикой связано выделение в атмосферу сажи, несгоревших частиц, оксидов серы, в итоге оказывающихся в почве.

4. Сельское хозяйство. Удобрения, ядохимикаты, применяемые в сельском и лесном хозяйстве для защиты растений от вредителей, болезней и сорняков.

5. Транспорт. При работе двигателей внутреннего сгорания интенсивно выделяются оксиды азота, свинец, углеводороды и другие вещества, оседающие на поверхности почвы или поглощаемые растениями. В последнем случае эти вещества также оказываются в почве, вовлекаются в природные круговороты, связанные с пищевыми цепями.

Самоочищение почв практически не происходит или происходит очень медленно. Токсичные вещества накапливаются, что способствует постепенному изменению химического состава почв, нарушению единства геохимической среды и живых организмов. Из почвы токсические вещества могу попасть в организмы животных, людей и вызвать нежелательные последствия.

В почвах накапливаются соединения металлов, например, железа, ртути, свинца, меди и др. Ртуть поступает в почву с пестицидами и промышленными отходами. Суммарные неконтролируемые выбросы ртути составляют 4-5 тыс. т. в год, а из каждой тонны добываемого свинца до 25 кг поступает в окружающую среду. Огромное количество свинца выделяется в атмосферу и с выхлопными газами автомобилей.

По химическому составу различается загрязнение почв неорганическими и органическими токсикантами. В группе неорганических токсикантов особое место занимают тяжелые металлы, к которым условно относят химические элементы с атомной массой более 50. Считается, что среди химических элементов тяжелые металлы являются наиболее токсичными, так как они обладают большим сродством к физиологически важным органическим соединениям и способны медленно накапливаться в организме, вызывая не только явно выраженное специфическое действие, но и хронические неспецифические эффекты. Например, избыточное количество марганца, меди, хрома, свинца, никеля и др. в почвах вблизи крупных промышленных предприятий снижает урожайность зерновых на 20 –30 %, картофеля – на 47 %, бобовых – на 40 %. Поэтому борьба с выбросами промышленных предприятий – одновременно и способ повышения плодородия почв. Основными органическими загрязнителями почвы являются бенз(а)пирен, полихлорированные бифенилы, хлорорганические пестициды и нефтепродукты.

На расстоянии в несколько десятков километров вокруг больших городов и крупных предприятий цветной и черной металлургии, химической и нефтехимической промышленности, машиностроения, ТЭС почвы загрязнены тяжелыми металлами, нефтепродуктами, соединениями серы, свинца и другими токсичными веществами. Среднее содержание свинца в почвах пятикилометровой зоны вокруг ряда городов Российской Федерации варьируется в пределах 0,4 – 80 ПДК. Среднее содержание марганца в почвах вблизи предприятий черной металлургии колеблется в пределах 0,05 – 6 ПДК. Интенсивное развитие производства приводит к росту промышленных отходов, которые в совокупности с бытовыми отходами существенно влияют на химический состав почвы, вызывая ухудшение ее качества.

Соли тяжёлых металлов крайне опасны для здоровья человека. Воздействие свинца, в частности, нарушает функции репродуктивной системы, оказывает влияние на нервную систему, снижает иммунитет, интеллект, вызывает заболевания сердца, нарушения двигательной активности, координации движений, слуха. Воздействие соединений ртути негативно сказывается на работе нервной системы и почек, а в больших концентрациях может вызвать паралич. Превышение допустимых концентраций кадмия снижает адсорбцию кальция костной ткани, приводя к самопроизвольным переломам костей. Систематическое поступление в организм цинка может стать причиной воспалительных процессов в лёгких и бронхах, цирроза поджелудочной железы, анемии. Медь вызывает функциональные нарушения нервной системы, печени, почек, снижение иммунитета.

Особенно опасен бенз(а)пирен. Из почвы он поступает в ткани растений и продолжает движение дальше в трофической, или пищевой, цепи. При этом на каждой ступени, содержание этого углеводорода в природных объектах возрастает на порядок, то есть он обладает свойством биоаккумуляции. Будучи химически устойчивым, бенз(а)пирен может долго мигрировать из одних объектов в другие. В экспериментах достоверно доказано его канцерогенное действие – он вызывает злокачественные опухоли. Наряду с этим без(а)пирен оказывает и мутагенное действие.

Санитарно-эпидемиологические требования к качеству почвы и нормативы показателей в ней регламентируют СанПиН 42-128-4433-87 «Санитарные нормы допустимых концентраций химических веществ в почве».

1

ЗАПЫЛЕННЫЙ ГАЗ

ПЫЛЬ

3

ОЧИЩЕННЫЙ ГАЗ

2

2

1

+

–

4

3

2

1

ОЧИЩЕННЫЙ ГАЗ

ЗАГРЯЗНЁННЫЙ ГАЗ

ОДА

1

1

ОЧИЩЕННЫЙ ГАЗ

ЗАГРЯЗНЁННЫЙ ГАЗ (ТУМАН)

ЗАГРЯЗНЁННЫЙ ГАЗ (ТУМАН)

2

2

3

РАСТВОР

ОЧИЩЕННЫЙ ГАЗ

ВОДА

НАСАДКИ

ЗАГРЯЗНЁННЫЙ ГАЗ

ОБРАТНЫЙ КЛАПАН

ПЛАМЯ

ГИДРОЗАТВОР

ГАЗЫ

(ВОДОРОД И ПРИМЕСИ)

ВОДА

РИСУНОК 11.

СХЕМА ЭЛЕКТРОКОАГУЛЯЦИОННОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ОЧИСТКИ СТОЧНЫХ ВОД

4

ЗАГРЯЗНЕННАЯ ВОДА

ОЧИЩЕННАЯ

ВОДА

ОТСТОЙНИК

НЕЙТРАЛИЗАТОР

ДОЗАТОР

БАК

СМЕСИТЕЛЬ

4

2

5

3

1

ПЕНА С СОДЕРЖАНИЕМ МАСЛА

СЖАТЫЙ ВОЗДУХ

СТОЧНАЯ ВОДА

ВОДА

1

6

5

3

4

СТОЧНАЯ ВОДА

МАСЛОПРОДУКТЫ

МАСЛОПРОДУКТЫ

ОЧИЩЕННАЯ ВОДА

2

6

МЕТАЛЛИЧЕСКАЯ ОКАЛИНА

И ТВЕРДЫЕ ЧАСТИЦЫ

ЗАГРЯЗНЕННАЯ ВОДА

ОЧИЩЕННАЯ ВОДА

МАСЛО

2

6

4

5

3

1

ОЧИЩЕННАЯ ВОДА

ОЧИЩЕННАЯ ВОДА

ЗАГРЯЗНЕННАЯ ВОДА

ЗАГРЯЗНЕННАЯ ВОДА

ОЧИЩЕННАЯ ВОДА

ОЧИЩЕННАЯ ВОДА

2

3

1

2

ЗАГРЯЗНЕННАЯ ВОДА

ВОЗДУХ

5

ОЧИЩЕННАЯ

ВОДА

ЗАГРЯЗНЕННАЯ

ВОДА

4

3

1

2

ОЧИЩЕННАЯ

ВОДА

ЗАГРЯЗНЕННАЯ

ВОДА

4

НА ЦЕНТРИФУГУ

3

2

1

Исходная сточная вода с органическими примесями поступает в устройство 1 и равномерно разбрызгивается. Фильтр имеет загрузку 2. Применяют шлак, щебень, керамзит, пластмассу, гравий и др. На загрузочном материале образуется биологически активная пленка. Микроорганизмы этой биологически активной пленки поглощают и окисляют эти органические вещества до безвредных.

Интенсивность окисления органических примесей существенно увеличивается при подаче сжатого воздуха в направлении, противоположном движению воды.

3

1

2

ОЧИЩЕННАЯ

ВОДА

ВОДА НА ОЧИСТКУ

СЖАТЫЙ ВОЗДУХ

1

2

← Предыдущая
Страница 1
Следующая →

Файл

Защита атмосферы, водной среды и почвы.doc

Защита атмосферы, водной среды и почвы.doc
Размер: 2.2 Мб

.

Пожаловаться на материал

Источники загрязнения атмосферы. Антропогенные (промышленные) загрязнения атмосферы, токсичные вещества в атмосфере. выбросы в атмосферу классифицируются. Классификация методов очистки производственных выбросов. Способы снижения токсичности выбросов.

У нас самая большая информационная база в рунете, поэтому Вы всегда можете найти походите запросы

Искать ещё по теме...

Похожие материалы:

Аллергиялық реакциялар.Анафилактикалық шок

Авиация. Летательные аппараты

Ответы на вопросы на экзамен

Хирургия

Деонтология и этика в хирургии. Решение ситуационной задачи. Современные методы лечение гнойных ран. Клиническая картина и лечение. Характеристика антисептических средств. Дренирование ран. Гнойная и гнилостная хирургическая инфекция. Основные принципы лечения. Предоперационноя подготовка. Лечение переломов. Классификация переломов. Классификация кровотечений. Наркотические вещества для ингаляционного наркоза. Стерилизация хирургических инструментов.

Адміністративно-правові засади державного управління освітою в Україні

Охрана праці

ирішення питань з охорони праці в ході проектної розробки має на меті зменшити виробничі травми та професійні захворювання, які виникають в результаті дії небезпечних та шкідливих факторів

Сохранить?

Пропустить...

Введите код

Ok