Очистка сточных вод и воздуха

Для концентраций ниже 1 г/м³ и больших объемов очищаемых  газов использование термокаталитического метода требует высоких энергозатрат, а также большого количества катализатора.

3.5 Озонные методы

Озонные методы применяют для обезвреживания дымовых  газов от SO₂(NO_x) и дезодорации газовых выбросов промышленных предприятий. Введение озона ускоряет реакции окисление NO до NO₂ и SO₂ до SO₃. После образования NO₂ и SO₃ в дымовые газы вводят аммиак и выделяют смесь образовавшихся комплексных удобрений (сульфата и нитрата аммония). Время контакта газа с озоном, необходимое для очистки от SO₂ (80-90%) и NOx (70-80%)составляет 0,4 – 0,9 сек. Энергозатраты на очистку газов озонным методом оценивают в 4-4,5% от эквивалентной мощности энергоблока, что является, по-видимому, основной причиной, сдерживающей промышленное применение данного метода.

Применение озона  для дезодорации газовых выбросов основано на окислительном разложении дурно пахнущих веществ. В одной  группе методов озон вводят непосредственно  в очищаемые газы, в другой газы промывают предварительно озонированной  водой. Применяют также последующее  пропускание озонированного газа через  слой активированного угля или подачуего  на катализатор. При вводе озона  и последующем пропускании газа через катализатор температура  превращения таких веществ как  амины, ацетальдегид, сероводород и  др.понижается до 60-80^оC. В качестве катализатора используют как Pt/Al₂O₃, так и оксиды меди, кобальта, железа на носителе. Основное применение озонные методы дезодорации находят при очистке газов, которые выделяются при переработке сырья животного происхождения на мясо- (жиро-)комбинатах и в быту.

3.5 Биохимические методы

Биохимические методы очистки основаны на способности  микроорганизмов разрушать и  преобразовывать различные соединения. Разложение веществ происходит под  действием ферментов, вырабатываемых микроорганизмами в среде очищаемых  газов. При частом изменении состава  газа микроорганизмы не успевают адаптироваться для выработки новых ферментов, и степень разрушения вредных  примесей становится неполной. Поэтому  биохимические системы более  всего пригодны для очистки газов  постоянного состава.

Биохимическую газоочистку  проводят либо в биофильтрах, либо в  биоскрубберах. В биофильтрах очищаемый  газ пропускают через слой насадки, орошаемый водой, которая создает  влажность, достаточную для поддержания  жизнедеятельности микроорганизмов. Поверхность насадки покрыта  биологически активной биопленкой из микроорганизмов.

Микроорганизмы  биопленки в процессе своей жизнедеятельности поглощают и разрушают содержащиеся в газовой среде вещества, в результате чего происходит рост их массы. Эффективность очистки в значительной мере определяется массопереносом из газовой фазы в биопленку и равномерным распределением газа в слое насадки. Такого рода фильтры используют, например, для дезодорации воздуха. В этом случае очищаемый газовый поток фильтруется в условиях прямотока с орошаемой жидкостью, содержащей питательные вещества. После фильтра жидкость поступает в отстойники и далее вновь подается на орошение.

В настоящее время  биофильтры используют для очистки  отходящих газов от аммиака, фенола, крезола, формальдегида, органических растворителей покрасочных и  сушильных линий, сероводорода, метилмеркаптана  и других сероорганических соединений.

К недостаткам  биохимических методов следует  отнести:

• низкую скорость биохимических реакций, что увеличивает габариты оборудования;
• специфичность (высокую избирательность) штаммов микроорганизмов, что затрудняет переработку многокомпонентных смесей;
• трудоемкость переработки смесей переменного состава.

3.6 Плазмохимические методы

 

Плазмохимический  метод основан на пропускании  через высоковольтный разряд воздушной  смеси с вредными примесями. Используют, как правило, озонаторы на основе барьерных,коронных или скользящих разрядов, либо импульсные высокочастотные  разряды на электрофильтрах. Проходящий низкотемпературную плазму воздух с  примесями подвергается бомбардировке  электронами и ионами. В результате в газовой среде образуется атомарный  кислород, озон, гидроксильные группы, возбуждённые молекулы и атомы, которые  и участвуют в плазмохимических реакциях с вредными примесями. Основные направления по применению данного  метода идут по удалению SO₂, NO_x и органических соединений. Использование аммиака, при нейтрализации SO₂ и NO_x, дает на выходе после реактора порошкообразные удобрения (NH₄)₂SO₄ и NH₄NH₃, которые фильтруются.

Недостатком данного  метода являются:

• недостаточно полное разложение вредных веществ до воды и углекислого газа, в случае окисления органических компонентов, при приемлимых энергиях разряда
• наличие остаточного озона, который необходимо разлагать термически либо каталитически
• существенная зависимость от концентрации пыли при использовании озонаторов с применением барьерного разряда.

 

3.7 Плазмокаталитический метод

 

Это довольно новый  способ очистки, который использует два известных метода – плазмохимический и каталитический. Установки, работающие на основе этого метода, состоят  из двух ступеней. Первая – это плазмохимический реактор (озонатор), вторая - каталитический реактор. Газообразные загрязнители, проходя  зону высоковольтного разряда в  газоразрядных ячейках и взаимодействуя с продуктами электросинтеза, разрушаются  и переходят в безвредные соединения, вплоть до CO₂ и H₂O. Глубина конверсии (очистки) зависит от величины удельной энергии, выделяющейся в зоне реакции. После плазмохимического реактора воздух подвергается финишной тонкой очистке в каталитическом реакторе. Синтезируемый в газовом разряде плазмохимического реактора озон попадает на катализатор, где сразу распадается на активный атомарный и молекулярный кислород. Остатки загрязняющих веществ (активные радикалы, возбужденные атомы и молекулы), не уничтоженные в плазмохимическом реакторе, разрушаются на катализаторе благодаря глубокому окислению кислородом.

Преимуществом этого  метода являются использование каталитических реакций при температурах, более  низких (40-100^оC), чем при термокаталитическом методе, что приводит к увеличению срока службы катализаторов, а также к меньшим энергозатратам (при концентрациях вредных веществ до 0,5 г/м³.).

Недостатками  данного метода являются:

• большая зависимость от концентрации пыли, необходимость предварительной очистки до концентрации 3-5 мг/м³,
• при больших концентрациях вредных веществ(свыше 1 г/м³) стоимость оборудования и эксплуатационные расходы превышают соответствующие затраты в сравнении с термокаталитическим методом

3.8 Фотокаталитический метод

 

Сейчас широко изучается и развивается фотокаталитический метод окисления органических соединений. В основном при этом используются катализаторы на основе TiO₂, которые облучаются ультрафиолетом. Недостатком метода является засорение катализатора продуктами реакции. Для решения этой задачи используют введение в очищаемую смесь озона, однако данная технология применима для ограниченного состава органических соединений и при небольших концентрациях.

 

 

4. Заключение

 

Существование человечества без пресной воды невозможно. Поэтому  в последние годы вопрос о чистоте  воды и воздуха ставится на многих всемирных форумах. Эта проблема возникла в связи с огромными  масштабами промышленного, сельскохозяйственного  и коммунального использования  вод. В настоящее время во многих районах земного шара ощущается  острый водный голод. Использование  пресной воды в таких огромных масштабах приводит к изменению  физико-химического состава воды. Для уменьшения вредного влияния  промышленного и сельскохозяйственного  использования воды на экологию земного  шара необходима более глубокая очистка  сточных вод.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список литературы 

1. Сластунов  С. В. Горное дело и окружающая  среда / С.В. Сластунов, В.Н. Королева, К.С.   

    Коликов и т.д. - М.: Химия, 2000. - 256 с. 
2. Челноков А.А. Основы промышленной экологии: Учебное пособие / А.А. Челноков, Л.Ф.            

    Ющенко. - Мн.: Высшая школа, 2001. - 343 с. 
3. Ксензенко В. И. Общая химическая технология и основы промышленной экологии / В. И.

    Ксензенко, Кувшинников И. М., Скоробогатов В.С. и др.- 2-е изд., стер.- М.: Колос, 2003.- 328 с. 
4. Пустовалова Л.М. Практикум по биохимии / Л.М. Пустоватова. - М.: Химия, 1999. - 541 с.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

1. Введение……………………………………………………………………………….….…...1

2. Методы очистки сточных вод…………………………………………………….……...…...1

2.1 Механическая очистка……………………………………………………………….…...….1

2.1.3 Песколовки……………………………………………………………………….…….…..2

2.1.2 Отстойники……………………………………………………………………………...….3

2.1.2.1 Статические отстойники………………………………………………………………...3

2.1.2.2Динамические отстойники……………………………………………………………….3

2.1.2.3 Тонкослойные отстойники……………………………………………………………....4

2.1.3 Гидроциклоны……………………………………………………………………………...5

2.1.3.1 Напорные гидроциклоны………………………………………………………………..5

2.1.3.2 Безнапорные гидроциклоны……………………………………………….……………5

2.1.3.3 Центрифуги………………………………………………………………………………6

2.1.4 Фильтры………………………………………………………..…………………………...6

2.1.4.1 Микрофильтры……………………………………………..………………………….…6

2.1.4.2 Каркасные фильтры…………………………………………………………………..….7

2.1.4.3 Фильтры с эластичной загрузкой……………………..………………………………...7

2.2 Физико-химическая очистка………………………………..…………………………….…8

2.2.1 Коагуляция…………………………………………………………………………………8

2.2.2 Флотация…………………………………………………………………………………....8

2.2.3 Сорбция……………………………………………………………………………………10

2.3 Химическая очистка………………………………………………………………………..11

2.3.1 Хлорирование…………………………………………………..…………………………11

2.3.2 Озонирование……………………………………………………………………………..11

2.4 Биологическая очистка…………………………………………………………………..…12

3. Методы очистки воздуха  от вредных газообразных примесей………………..…………13

3.1 Абсорбционный метод…………………………………………………………..…………13

3.2Адсорбционный метод…………………………………………………...…………………14

3.3Термическое дожигание………………………………………………………………….…16

3.4Термокаталитические методы………………………..…………………………………….16

3.5 Озонные методы……………………………………………………………………………18

3.5 Биохимические методы………………………………………………………………….…18

3.6 Плазмохимические методы………………………………………………………..…….…19

3.7 Плазмокаталитический  метод……………………………………………………..…….…19

3.8 Фотокаталитический метод…………………………………………………….……….…20

4.Заключение……………………………………………………………………………………20

Список литературы……………………………………………………………………..………21