Основные меры борьбы с загрязнением атмосферы

В настоящее время наиболее разработаны очистители от пыли, золы и других твердых частиц. При этом чем мельче частицы, тем труднее очистка. Для частиц диаметром более 50 мкм используется 5-й класс пылеуловителей, наиболее легко обеспечивающий почти полное пылеулавливание. Значительно сложнее извлекать мельчайшие частицы с диаметром 2…0,3 мкм (в таком случае нужен очиститель 1-го класса).

Все пылеуловители подразделяются на сухие и мокрые.

Сухие пылеуловители — это различные циклоны, пылеосадительные камеры и пылеуловители, фильтры и электрофильтры, которые наиболее отработаны и отличаются сравнительно простым устройством. Однако для удаления мелкодисперсных и газовых примесей их применение не всегда эффективно.

Наиболее часто используются аппараты, работающие на принципе отделения тяжелых частиц от газов силами инерции (при раскрутке газов или их резком повороте). На рис. 5 показаны принципиальные схемы некоторых из них.

Для тонкой очистки широко используются фильтры с зернистыми слоями (песок, титан, стекло и др.), гибкими пористыми перегородками  (ткань, резина, полиуретан и др.), полужесткими и жесткими перегородками (вязаные сетки, керамика, металл и др.). Как правило, применяют несколько ступеней очистки пылегазовых выбросов, при этом почти всегда одна из них осуществляется посредством электрофильтра.

Электрофильтры высокоэффективны в борьбе с пылью и туманом. Они работают на принципе осаждения ионизированных примесей на специальных электродах. Ударная ионизация газа происходит в зоне коронирующего разряда, возникающего между цилиндрическим конденсатором и осадительным электродом, расположенным по оси цилиндра. Аэрозольные частицы в этой зоне адсорбируют на своей поверхности заряженные ионы и осаждаются на электродах

Мокрые пылеуловители подразделяются на скрубберы форсуночные, центробежные и Вентури, пенные и барботажные аппараты, которые работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхности
капель, пленки или пены жидкости.

Мокрые пылеуловители применяют для тонкой очистки, что требует использования систем водоподготовки и шламоудаления. Кроме того, жидкость должна быть раздроблена на капли или пленки для увеличения адсорбирующей поверхности. Конструктивно это достигается разными способами. Так, в скруббере Вентури (рис. 6, а) жидкость дробится высокоскоростным потоком газа, в форсуночном скруббере (рис. 6, б) — центробежным или струйным распылителем (форсункой), а в центробежном (рис. 6, в) газ, как в циклоне, подается через тангенциальные (касательные к стенке) входные каналы, обеспечивающие закрутку и движение газа навстречу жидкости.

Газоочистители представлены различными модификациями. Наиболее распространены скрубберные, которые практически не отличаются от скрубберных пылеуловителей (зачастую они выполняют двойную функцию —пыле- и газоулавливания). Они работают на принципе абсорбции, т. е. поглощения веществ жидкостью (абсорбентом). В качестве абсорбентов применяют воду (для поглощения аммиака, хлористого и фтористого водорода), растворы сернистой кислоты и суспензий вязких масел (для хлора, сернистого ангидрида), растворы извести или едкого натра (для окислов азота, хлористого водорода) и др.

Рассмотрим другие методы, лежащие в основе работы большинства газоочистителей.

Хемосорбция — метод, основанный на химической реакции, возникающей при поглощении газов и паров жидкими поглотителями и сопровождающейся образованием малолетучих и слаборастворимых соединений. Например, для отделения сероводорода применяют щелочные растворы, причем процесс идет в скрубберных аппаратах того же типа, что используют при методе абсорбции.

Адсорбция (задержание, извлечение) — метод, основанный на способности некоторых твердых пористых тел селективно (избирательно) извлекать элементы. Адсорбентом чаще всего служит активированный уголь, имеющий поверхность пор до 10⁵…10⁶ м²/кг и хорошо адсорбирубщий сернистые соединения и органические растворители. Простые и комплексные адсорбенты типа силикагеля, глинозема и цеолита обладают высокой селективной способностью, которая, однако, снижается при повышении влажности газов. Иногда их обрабатывают реактивами для хемосорбции. Адсорбенты требуют регенерации, которая чаще всего производится нагревом, продувкой паром или специальным реагентом.

Остальные методы в настоящее время применяются значительно реже и лишь для небольших выбросов.

Так, прямое сжигание — разновидность термического метода — используется при утилизации горючих отходов, которые с трудом поддаются другой обработке (например, отходы лакокрасочной промышленности).

Каталитическая обработка (реакция на катализаторы) экономнее термической по времени процесса, но требует особого внимания к активности катализатора и его долговечности. Во многих случаях катализаторами служат благородные металлы или их соединения (платина, палладий, оксиды меди, марганца и др.). Эффективность метода повышается с ростом температуры газов. Наиболее широко каталитические нейтрализаторы применяются для отработанных газов автомобилей.

Биохимическая очистка (работа микроорганизмов) применяется для очистки газов, состав которых меняется слабо. Этот процесс происходит в биофильтрах или биоскрубберах, где микроорганизмы находятся в фильтрующей насадке из почвы, торфа, компоста и т. п. или в водной  суспензии активного ила.

В целом, выбор системы очистки определяется многими факторами, среди которых особую важность имеют следующие:

• номенклатура и концентрация загрязнителей, их вредность;
• требуемая степень очистки (с учетом фонового загрязнения);
• объемы выбросов, их температура и влажность;
• наличие сорбентов и реагентов;
• потребность в продуктах утилизации;
• стоимостные оценки.

В условиях современного производства, как правило, требуется многоступенчатая очистка. Так, при производстве электронной аппаратуры количество вредных веществ доходит до 20…30 наименований (от углекислого газа и пыли до соединений меди и свинца, формальдегида и эпихлоргидрина). Поэтому наряду с электрофильтрами необходимы сухие и мокрые аппараты, адсорбенты и абсорбенты.

В настоящее время главная задача в борьбе с загрязнением атмосферы — максимально снизить выбросы вредных веществ и теплоты, возвратить их в исходный технологический процесс. Для этого необходимо соблюдать ряд мер:

• грамотно применять экономические санкции (порядок платы за загрязнение предусматривает кратное повышение выплат при превышении ПДВ или несанкционированных выбросах);
• строго контролировать выбросы вредных веществ (в том числе с помощью экспертиз — государственных и общественных) и обоснованно регулярно финансировать природоохранные мероприятия.