Раздел 3.

Очистка газопылевых выбросов

Средства защиты атмосферы должны ограничивать наличие вредных веществ в воздухе среды обитания человека на уровне не выше ПДК. В тех случаях, когда реальные выбросы превышают ПДВ, в системе выброса используются аппараты для очистки газов от примесей.

Простыми и широко распространенными являются аппараты сухой очистки воздуха и газов от крупной неслипающейся пыли. К их числу относятся разнообразные по конструкции циклоны, принцип действия которых основан на использовании центробежной силы, воздействующей на частицы пыли во вращающемся потоке воздуха.

Для очистки больших масс газов применяют батарейные циклоны, состоящие из большого числа параллельно установленных циклонных элементов. Конструктивно они объединяются в один корпус и имеют общий подвод и отвод газов.

Электрическая очистка (электрофильтры) – один из наиболее совершенных видов очистки газов от взвешенных в них частиц пыли и тумана. Принцип действия этих агрегатов основан на осаждении частиц пыли в электрическом поле.

Для тонкой очистки газов от частиц и капельной жидкости применяют различные фильтры. Процесс фильтрования состоит в задержании частиц примесей на пористых перегородках при движении через них дисперсных сред.

Большинство промышленных фильтрующих установок работают в двух режимах – фильтрации и регенерации, т.е. очистки от уловленной пыли. Регенерация повышает степень использования фильтрационных материалов и удешевляет процесс очистки. Она производится путем встряхивания, периодической продувкой или промывкой. В результате пары материалов освобождаются от уловленной пыли и материал можно использовать повторно.

Аппараты мокрой очистки газов – мокрые пылеуловители - имеют высокую эффективность очистки от мелкодисперсных пылей, а также возможность очистки от пыли нагретых и взрывоопасных газов. Принцип действия основан на осаждении частиц пыли на поверхности капель или пленки жидкости, в качестве которой используется либо вода (при очистке от пыли), либо химический раствор (при улавливании одновременно с пылью вредных газообразных компонентов).

Комплексная очистка газов – это достоинство аппаратов мокрой очистки – полых форсуночных скрубберов.

Для очистки воздуха от туманов, кислот, щелочей, масел и других жидкостей используют волокнистые фильтры – туманоуловители. Принцип их действия основан на осаждении капель на поверхности пор с последующим стеканием жидкости по волокнам в нижнюю часть туманоуловителя.

Многие процессы утилизации твердых отходов основаны на извлечении компонентов из отходов путем использования процессов растворения, экстрагирования (выщелачивания) и кристаллизации перерабатываемых материалов.

Растворение - массообменный процесс перехода вещества в раствор с поверхности частиц. Этот процесс широко используется в практике переработки многих твердых отходов. Обычно растворение проводят с целью разделения систем, состоящих из растворимых и инертных частиц.

При физическом растворении исходное твердое вещество может быть вновь получено кристаллизацией из раствора.

Химическое растворение представляет собой гетерогенную химическую реакцию, продукты которой растворяются в жидком объеме. Возврат к исходному твердому веществу путем кристаллизации здесь невозможен. В условиях химического растворения могут образовываться твердые или газообразные продукты реакции, значительно осложняющие кинетику растворения. Экранизация поверхности растворения твердыми продуктами реакции существенно замедляет процесс, а выделение газообразной фазы ускоряет растворение до определенных пределов, за которыми становится заметным экранирующее действие газовой фазы. Процессы растворения протекают обычно достаточно быстро. Этому способствует непосредственный контакт движущейся (перемешиваемой) жидкости с поверхностью растворяющихся частиц.

Разделение дисперсных систем жидкость-твердое тело во многом аналогично разделению систем газ-твердое тело, различие обусловлено лишь тем, что дисперсной средой служит жидкость, а не газ. В основном и в этом случае используют естественный отстой, отстой под действием центробежных сил и фильтрование. 

Разделение дисперсной системы газ-жидкость, в которой дисперсной фазой являются капли жидкости, называют каплеулавливанием, а соответствующие устройства - каплеуловителями. 

Разделение дисперсных систем под действием силы земного притяжения называют отстаиванием. Если дисперсная фаза ( взвешенные частицы или капли жидкости) имеет плотность выше, чем дисперсионная ( сплошная) фаза, то она движется вниз и, достигнув ограничительной поверхности, образует слой осадка или тяжелой жидкости и наоборот, если плотность дисперсной фазы меньше, то частицы всплывают. После разделения фаз они могут быть выведены из аппарата раздельно. Процесс отстаивания широко применяется в нефте-газо-переработке и нефтехимии для обезвоживания и обессоливания нефти, отделения дистиллятов от воды после перегонки с водяным паром, очистки нефтяных топлив от загрязнений ( вода, частицы катализатора, продукты коррозии, соединения кремния, кальция, алюминия), отделения газа от жидкости в газо-сепараторах, очистки сточных вод от загрязнений ( нефть, нефтепродукты, нефтесодержащий шлам, избыточный активный ил, твердые механические примеси) и т.п. Важным показателем процесса отстаивания является скорость осаждения частиц под действием силы тяжести.