Rodzaje i źródła zanieczyszczeń powietrza:

1. Gazy i pary związków chemicznych( tl. węgla- CO,CO₂; siarki- SO, SO₂, azotu, amoniaku NH₃, fluor, węglowodory( łańcuchy aromatyczne ) i ich chlorowe pochodne ; fenole.

2. Cząsteczki stałe organiczne i nieorganiczne( pyły np. popiół lotny, sadza, pyły z produkcji cementu, pyły metalurgiczne , zw. ołowiu , zw. miedzi, chromu, kadmu i innych metali ciężkich.

3. Mikroorganizmy- wirusy, bakterie, grzyby których rodzaj i ilość odbiega od składników naturalnych mikroflory powietrza.

4. Kropelki cieczy(kwasów, zasad, rozpuszczalników)

Wartość zanieczyszczeń to ilość zanieczyszczeń wydalonych do atmosfery w jednostce czasu wyrażona w g/s, kg/h, t/rok.

1) Zw. Siarki; SO, SO₂, SO₃, H₂S, H₂SO₄ siarczany różnych metali.

SO₂- bezbarwny, silnie toksyczny gaz o duszącym zapachu.

Wolno rozprzestrzenia się w atmosferze(duży ciężar właściwy 2,93kg/m³) Powstaje w wyniku spalania paliw stałych i płynnych zanieczyszczonych siarką(węgiel, ropa naftowa)

Największy udział w emisji SO₂ ma przemysł paliwowo-energetyczny.

Opalana węglem elektrownia o mocy 1000MW emituje do atmosfery w ciągu roku 140 tys. ton siarki( głównie SO₂)

Dwutlenek siarki utrzymuje się w powietrzu przez 2-4 dni i może być przenoszony na duże odległości. SO₂ utlenia się do SO₃ który reagując z wodą przechodzi w kw. siarkowy- jeden ze składników kw. deszczy.

2) Zw. Azotu

-NO(tl. azotu)- bezbarwny, bezwonny

-NO₂(dwutlenek azotu)- brunatny o duszącej woni

Obydwa mogą utleniać się do pięciotlenku azotu(N₂O₅) który w obecności pary wodnej tworzy kw. azotowy- jeden ze składników kw. deszczy.

3) Zw. Węgla

-Tl. Węgla (CO)- powstaje w wyniku niezupełnego spalania węgla lub jego związków.

Głównym źródłem CO są:

- spaliny silników(głównie benzynowych) pojazdów mechanicznych

- przemysł metalurgiczny, elektromaszynowy, materiałów budowlanych

- elektrociepłownie, elektrownie cieplne

- koksownie, gazownie, paleniska domowe

Tl. Węgla jest gazem silnie toksycznym, nie posiada smaku, zapachu, ani barwy- zmysły ludzkie nie ostrzegną przed nim.

CO₂- powstaje w procesie spalania paliw stałych, ciekłych, gazowych oraz w procesie oddychania organizmów żywych. CO₂- w atmosferze nie stanowi bezpośredniego zagrożenia pod warunkiem że nie nastąpi naruszenie równowagi biologicznej spowodowanej jego nadmierna ilością. Pełni funkcję naturalnej izolacji termicznej (efekt cieplarniany) oraz bierze udział w procesie fotosyntezy.

4) Wielopierścieniowe węglowodory aromatyczne (WWA) związki zbudowane z węgla i wodoru zawierające w cząsteczce kilka pierścieni aromatycznych.

W powietrzu powstaje w wyniku:

- parowania i spalania paliw(głównie węgla, r. naftowej i ropopochodnych)

- palenie tytoniu

Jednym z najbardziej niebezpiecznych jest 3-4 benzopiren- jest substancja kancerogenną.

Źródła zanieczyszczeń:

1. naturalne

-wulkany(około 450 czynnych) emitują popiół i gazy(CO₂, SO₂, H₂S i inne)

-pożary lasów, sawann i stepów(CO₂,CO,pyły)

-bagna(CH₄, NH₃)

-gleby i skały ulegające erozji, burze piaskowe(globalnie od 700mln ton pyłów w roku)

-tereny zielone z których pochodzą pyłki roślinne

2. Źródła antropogeniczne:

-energetyczne- spalanie paliw

-przemysłowe- procesy technologiczne chemicznych, rafineriach, hutach, kopalniach i cementowniach

-komunikacyjne- głównie transport samochodowy, wodny, lotniczy, koleje

-komunalne- gospodarstwa domowe oraz gromadzenie i utylizacja odpadów i ścieków(np. wysypiska)

Zależnie od zasięgu źródła zanieczyszczeń mogą być:

-punktowe np. komin

-liniowe np. szlak komunikacyjny,

-powierzchniowe np. otwarty zbiornik z lotna substancją

Zjawiska w atmosferze związane z zanieczyszczeniem powietrza:

* smog- gromadzenie się dużych ilości zanieczyszczeń w obniżeniach terenu, na niewielkiej powierzchni, przy bezwietrznej pogodzie.

* efekt cieplarniany- zatrzymywanie w atmosferze nadmiernych ilości ciepła, wywołują go występujące w atmosferze gazy(CO₂, NH₃,NO, freony) absorbujące promieniowanie podczerwone odbite od powierzchni ziemi.

* kwaśne deszcze- wywołują związki siarki i azotu

* dziura ozonowa- ubytki w warstwie ozonowej wywołują tl. azotu i freony

Sposoby ograniczenia emisji zanieczyszczania powietrza ze źródeł antropogenicznych:

- wzbogacenie paliw- odsiarczanie węgli energetycznych

- zmiana stosowania surowców np. Spalanie paliw o wyższej jakości w okresie niekorzystnych warunków meteorologicznych

- zmiana procesów technologicznych

- hermetyzacja procesów technologicznych i oczyszczanie gazów odlotowych

- oczyszczanie gazów spalinowych

- utylizacja odpadów przemysłowych i komunalnych wykorzystujące niekonwencjonalne źródła energii np. energia słoneczna i e. wiatru.

Jeden przelot nad Atlantykiem samolotu pasażerskiego pochłania 60 tys. litrów paliwa, więcej niż jeden kierowca zużyje w ciągu 50 lat.

Samoloty pasażerskie niszczą atmosferę w stopniu 4 razy większym niż czynią to zakłady przemysłowe.

Oczyszczalnie przemysłowe gazów odlotowych.

Do oczyszczania gazów z zanieczyszczeń gazowych wykorzystuje się podstawowe procesy wymiany masy;

Technologie ograniczania zanieczyszczeń powietrza

W dostępnych technologiach ograniczania zanieczyszczeń powietrza emitowanych powszechnie przez przemysł spożywczy. Szczególną uwagę poświęca się:

• Ogólnym źródłom emisji i urządzeniom wychwytującym

• Technologiom ograniczania dwutlenku siarki w gazach spalinowych z kotłowni

• Technologiom ograniczania dwutlenku azotu w emisjach gazów spalinowych z kotłowni

• Technologiom ograniczania emisji pyłów

• Technologiom ograniczania odorów

Urządzenia wychwytujące

Emisję mogą by definiowane jako niezorganizowane lub źródłowe. Emisje niezorganizowane mogą by ograniczone poprzez urządzenia dodatkowe takie jak okapy lub systemy osłon.

Emisje punktowe zazwyczaj ogranicza się poprzez instalację urządzeń wychwytujących i ograniczających.

Najważniejszym założeniem urządzeń wychwytujących jest wychwytywanie maksymalnych ilości zanieczyszczeń przy minimalnych kosztach.

Systemy wychwytujące mogą by częściowe, takie jak okapy lub wyciągi krawędziowe, lub tworzyć całkowite osłony, które są w stanie wychwyta do 100% zanieczyszczeń.

Istnieją dwa typy systemów całkowitych osłon:

• Całkowita obudowa urządzenia w miejscu emisji źródłowej

• Całkowite zamknięcie pomieszczenia lub obszaru w wyniku czego emisje z określonego obszaru są odprowadzane na zewnątrz.

Częściowe zamknięcie, takie jak okapy lub wyciągi krawędziowe, mogą być umożliwia miejscowe wychwytywanie. Skuteczność może być podwyższona poprzez minimalizację przeciągów i zastosowanie wentylatorów wyciągowych z podwójnym wylotem.

Ograniczenie dwutlenku siatki w gazach wylotowych kotłów można osiągnąć za pomocą:

• Stosowanie paliw niskokalorycznych

• Odsiarczanie paliwa

• Nowoczesnych technologii spalania, w szczególności zastosowania zbóż fluidalnych

• Odsiarczanie gazów spalinowych (FGD)

Ograniczenie emisji dwutlenku azotu w gazach spalinowych z kotłowni. Ograniczenie emisji nie są zawsze wymagane, można wtedy zastosować metody, które obejmują:

• Kombinację nowoczesnych technologii i odpowiednich paliw

• Zmniejszenie temperatury płomienia

• Redukcję nadmiaru powietrza

• Urządzenia denitryfikacyjne

Urządzenia ograniczające pyły:

• Łapacze mechaniczne

• Elektrofiltry

• Filtry tkaninowe

• Płuczki

Czynniki, które należy brac pod uwagę przy wyborze urządzeń ograniczających obejmują:

• Wymiary najmniejszych pyłów, które mają by usuwane

• Temperatura gazu na wylocie

• Właściwości pyłów

• Cechy gazu oraz preferencje użytkownika

Procesy fizyczne:

- adsorpcję

- absorpcję

- kondensację

-separację membranową

Procesy chemiczne- procesy w których przebieg reakcji chemicznej

procesy spalania bezpośredniego i termicznego

- metody katalityczne;

Spalanie ( utlenianie) katalityczne

Redukcja katalityczna

Rozkład katalityczny

- metody biologiczne

Adsorpcja - jest procesem w którym cząsteczki(lub cząstki, fragment cząsteczki- atom)jednej substancji zostają związane na powierzchni innej substancji.

Adsorbat- substancja która ulega związaniu na granicy faz.

Adsorbent- substancja na powierzchni której następuje proces adsorpcji.

Adsorpcja jest procesem egzotermicznym.

Etapy procesu adsorpcji;

a) dyfuzja cząsteczek z wnętrza fazy gazowej do powierzchni zewnętrznej

b) dyfuzja cząsteczek w porach adsorbenta do jego powierzchni wewnętrznej

c) adsorpcja fizyczna cząsteczek na powierzchni adsorbenta .

Zwiększenie szybkości adsorpcji:

- zwiększenie powierzchni międzyfazowej - rozdrabnianie adsorbenta

- zwiększenie burzliwości przepływu

Wykład 2

Absorpcja- jest to dyfuzyjne przenoszenie cząsteczek sub z jednej fazy (gazowej) przez granice faz w objętość drugiej fazy (cieczy) wywołane różnicą stężenia w obu fazach. Czyli absorpcja polega na pochłanianiu zanieczyszczeń gazowych przez ciecz (absorbent)

Absorpcja zastosowanie:

- stężenie zanieczyszczeń wynosi kilka %

-gazy rozcieńczone , gdy zanieczyszczenia są łatwo rozpuszczalne w absorbencie.

Absorbenty: woda, roztwory kawasów, zasad, soli o właściwościach utleniających lub redukujących zw. Organicznych.

Produkt absorpcji- obojętny dla środowiska nie stanowi ponownego problemu dla utylizacji.

Absorpcja

1 zwiększenie powierzchni międzyfazowej

2 zwiększenie szybkości dyfuzji

3 absorpcja z reakcją chemiczną - np. z reakcja utleniania- roztwory utleniaczy takich jak chlor, dwutlenek chloru, podchloryn sodowy, nadmanganian potasu oraz obecnie najbardziej popularny ozon

4 wprowadzanie do układu absorpcyjnego gaz- ciecz, cząsteczek stałych: elementy obojętnie chemicznie zwiększające burzliwość układu, katalizatory, sub reaktywne chemiczne; sorbenty naturalne, syntetyczne oraz sub biologicznie czynne.

Kondensacja

Jest metoda usuwania z gazów odlotowych sub o wysokiej temp wrzenia przez chłodzenie wodą lub powietrzem w wymiennikach ciepła.

W metodzie kondensacji zanieczyszczeń gazowych stosuje się 2 metody chłodzenia : bezprzeponową, przeponową.

Spalanie

Usuwanie z gazów odlotowych niebezpiecznych dla środowiska sub palnych takich jak węglowodorowy , tlenek węgla, rozpuszczalniki org itp.

W reakcji spalania węglowodory są utleniane do CO2 i H2O. spalaniu podlegać mogą również org aerozolowe cząstki stałe, dymy, mgły i krople

Spalanie może być prowadzone jako:

-bezpośrednie

-termiczne

-kataliczne

Kataliza

Nazywa się zjawisko zmiany szybkości reakcji chemicznych w wyniku oddziaływania na reagenty sub zwanych katalizatorami.

Katalizator definiuje się jako sub , które zwiększa szybkość z jaka reakcja chemiczna osiąga stan równowagi sama się jednak nie zużywa i której symbol nie występuje w równaniu średniometrycznym.

Procesy katalityczne w ochronie środowiska

Redukcja katalityczna stosowana w procesach usuwania tlenków azotu z gazów odlotowych polega na redukcji tlenków azotu za pomocą różnych reduktorów jak amoniaku , tlenku, węgla lub węglowodorów w obecność katalizatorów.

Utlenianie katalityczne- węglowodorów, tlenku węgla do ditlenku węgla i wody.

Metody membranowe

Separacja membranowa oparta jest na selektywnej przepuszczalności zanieczyszczeń z gazów odlotowych przez membrany.

Membrany:

-ceramiczne

-polimerowe

-układy wielostopniowe

Metody odsiarczania gazów odlotowych

W dużych elektrowniach rzędu 1000 MW emitowane są do atmosfery strumienia spalin rzędu 5 mln m3/h

Metody odsiarczania dzieli się na :

-odpadowe

-regeneracyjne (bezodpadowe)

-mokre (absorpcyjne)

-suche (adsorpcyjne)

M. mokre (absorpcyjne)

a) odpadowe- produkt odsiarczania (mieszanina gipsu, siarczanu wapnia i popiołu) wydalany jest w całości na składowiska do wypełnień górniczych lub do morza; składowiska wymagają rekultywacji.

b) półodpadowe- produktem jest gips CaSO4 -2H2O, który można wykorzystać np. w budownictwie , ale często jest składowany (mniejsze zagrożenie dla środowiska niż produkt odsiarczania metodą odpadową)

c) bezodpadowe- absorbent zostaje zregenerowany a wydzielany SO2 wykorzystuje się do produkcji H2SO4

siarki elementarnej lub w innych gałęziach przemysłu (najkorzystniejsze rozwiązanie)

M. absorpcyjna, mokra, odpadowa

Np. metoda wapniowo- wapienna

Metoda jest oparta na absorpcji SO2 w zawiesinach wapnia

M absorpcji mokre regeneracyjne (bezodpadowa)

Metoda magnezowa

Absorpcja oczyszczane gazy muszą być odpylone; absorbentem jest woda zawiesina MgO

MgO +SO2 + nH2O = MgSO3 * nH2O

Gdzie n= 3 lub 6

Regeneracja polega na prażeniu wytrącaniu siarczanów, dwutlenku siarki kierowany do produkcji kwasu siarkowego.

M rozwojowe

-zastosowanie jako absorbentów pochodnych aniliny, glikolu etylenowego, dietyloamina i inne stopnie odsiarczania gazów powyżej 99%

-katalityczne utlenianie SO2 do SO3 wobec V2O3 jako katalizatora a następnie absorpcja tri tlenku siarki w kwasie siarkowym - sprawność oczyszczenia gazu powyżej 99%. Produktem jest 80% kwas siarkowy

-biologiczna redukcja jako metoda regeneracyjna usuwania SO2 ze spalin odlotowych

M sucha- odpadowa

Absorpcyjna

Absorpcja SO2 w suszarni rozpyłowej z jednoczesnym odpylaniem.

Rozpylona w atomizerach zawiesina lub roztwór absorbenta (Ca (OH)2 itp.)kontaktuje się w suszarce z gorącymi gazami spalinowymi.

Reakcje główne : SO2+Ca(OH)2=CaSO3+H2O

Woda ulega odparowaniu

Powstała sucha mieszanina siarczanu i siarczanu wapnia wraz z pyłem usuwa się w odpyleniach najlepiej tkaninowych

M. sucha- bezodpadowa

Adsorpcyjne:

1 stosowane adsorbenty - tlenki metali, manganu, miedzi które reagują do odpowiednich siarczków. Regeneracja - reakcja z wodorem CO lub węglowodorami odzyskuje się SO2. sprawność oczyszczania powyżej 95%

2 węgiel aktywny- adsorbent, temp 390-420 K

Adsorpcja SO2 z reakcją chemiczną

SO2+H20+1/2 O2-> H2SO4

Regeneracja gazem obojętnym w temp ok. 670 K

M mokre

Wady

- konieczność podgrzewania gazów odlotowych powyżej punktu rosy kwasu siarkowego co znacznie podwyższa koszty oczyszczania

- konieczność usuwania wody z produktów

Zalety

-wysoka sprawność odsiarczania

-możliwość wykorzystania produktu ubocznego powstającego podczas odsiarczania w postaci dwuwodnego gipsu (spoiwo gipsowe- gips budowlany)

M suche

Wady

- mała efektywność wykorzystania ziaren sorbentu

-mała prędkość gazu

- duże straty sorbentu podczas regeneracji

Stosowane w metodach suchych sorbenty są bardziej kosztowne niż w metodach w mokrych

-duże wymiary aparatów rzędu 100 m3

Zalety

- zużycie wody jest ok. 50 % mniejsze lub woda nie jest stosowana

- zużycie energii w metodach suchych jest mniejsze

-m. suche tworzą mniej odpadów

-produkty odsiarczania są łatwe do przetwarzania na niepylący granulat

-w m. suchych nie stosuje się wielu aparatów stosowanych w m. mokrych ora nie występuje problem blokowania wnętrza aparatury osadami i korozji

Podsumowanie

- obecnie opracowanych jest około 100 metod odsiarczania spalin

-najlepsze to metody beodpadowe (regeneracyjne) ze wzgl na brak odpadów które trzeba by było składować

- gdzie się stosuje ?- duże jednostki ciepłownicze i elektrociepłownie

Usuwanie tlenków azotu z gazów odlotowych

-m usuwania NOx z gazów odlotowych

-m mokre

-m suche

M mokre - absorpcyjne

1 stsunek metody NO2/ NO=1, procesy absorpcji w roztworach alkalicznych takich jak NaOH, Na2CO3, Ca (OR)2. CaCO3, Mg(GH)2, MgCO3, (NH4)2CO3 (90%)

2 stosunek molowy NO2/NO<<1 prowadzi się absorpcję alkaliczną w obecności sub utleniających takich jak podchloryn sodu , podchloryn wapnia, sole żelazowców, ozon, di tlenek chloru, woda utleniona oraz bardzo ekonomiczna metoda - gazy odlotowe są zraszane kwasem azotowym wieżach absorpcyjnych.

M suche - bezodpadowe

Adsorpcja NOx na zeolitach , węglu aktywnym i anionitach

Cykl adsorpcji i utleniania

Cykl regeneracyjny

Zdesorbowany NO2 kieruje się do kolumny absorpcyjnej z instalacji kwasu azotowego

M adsorpcyjna

- wysoka sprawność jest bezodpadowa

-koszt adsorbentów jest wysoki i regeneracja kolumny

M selektywnej redukcji katalitycznej (SRK)

Redukcja tlenków azotu do azotu cząstkowego za pomocą amoniaku w obecności katalizatora

Wady metody SRK

- stosowanie bardzo drogiego i wysoce korozyjnego oraz toksycznego amoniaku

-katalizator platynowy

-mała odporność na zatrucia przez metale ciężkie, P2O5 lub AsO3

-dezaktywacja w rezultacie działania tlenków siarki i zw. Halogenowych

-wymagane jest wcześniejsze wstępne oczyszczanie gazów odlotowych , gdyż zawarte w nich cząstki popiołów lotnych powoduje obniżenie aktywności katalitycznej.

Wykład 3

Zanieczyszczenia powietrza związkami organicznymi w postaci par i gazów staje się coraz poważniejszym problemem w inżynierii ochrony środowiska.

Lotne związki organiczne (LZO)
Źródła LZO :
- powstają głównie podczas malowania preparatami na bazie rozpuszczalników organicznych
-są emitowane w gazach odlotowych różnych technologii przemysłowych
np.
-produkcja tworzyw sztucznych
-środków farmaceutycznych
-chemii organicznej
-chemii gospodarczej
-przemyśle gumowym
-przemyśle spożywczym
Inne źródła LZO:
-przeróbka i dystrybucja paliw
-transport
-składowanie , przeróbka i utylizacja odpadów i ścieków
-produkcja i stosowanie asfaltów
- spalanie paliw w paleniskach domowych
Główne grupy LZO:
-węglowodory alifatyczne
-węglowodory pierścieniowe
-węglowodory aromatyczne
WWA nie są lotne, w powietrzu występują jako aerozole
-chlorowcowane węglowodory - toksyczne
-nitrowane węglowodory- rakotwórcze
-alkohole i fenole
-karbonylowe pochodne
-kwasy karboksylowe i estry
-heterocykliczne związki organiczne zawierające azot, tlen, siarkę- ODORY
-alifatyczne związki siarki- SILNE ODORY
-aminy alifatyczne- SILNE ODORY
-aminy aromatyczne
Usuwanie LZO
LZO charakteryzuje się złożonością składu chemicznego - nie ma jednej uniwersalnej metody
-utlenianie
-adsorpcję
-absorpcję
-kondensację
Utlenianie- najlepszy proces wykorzystują samą adsorpcję bądź absorpcję ze strumienia gazów odlotowych , izolowane są tylko związki organiczne z którymi potem coś trzeba będzie zrobić. Utlenianie związków organicznych można przeprowadzić kilkoma sposobami
1.spalanie w płomieniu
2.spalanie termiczne
3.utlenianie katalityczne
Produkty utleniane
-CO2
-H2O
-oraz w zależności od składu i przebiegu procesu: HCl, SO2,NOx inne LZO
1. Bezpośrednie spalanie w płomieniu
Zastosowanie- spalanie odpadowych gazó palnych:
-w rafineriach na polach naftowych
-niekiedy w oczyszczalniach ścieków
2.Spalanie termiczne
Stosuje się gdy:
-stężenie LZO jest zbyt małe aby podtrzymać płomień lub
-nie można wykorzystać metod katalitycznych
-w pierwszym przypadku aby uzyskać pożądaną temperaturę rzędu 900- 1400 K należy uzyć dodatkowego paliwa
Zastosowanie- niektóre procesy:
-lakierowanie i emaliowanie
-suszenie powłok malarskich
-żelowanie PCV
-wędzenia
-przeróbki asfaltów
3.Utlenianie (spalanie) katalityczne szybkość reakcji chemicznej można zwiększyć prowadząc reakcję w obecności katalizatorów. Najlepszymi katalizatorami są:
-metale szlachetne- VIII grupy układu okresowego
-tlenki niektórych metali
4. Metody biologiczne
w przyrodzie istnieje wielka różnorodność mikroorganizmów mających zdolność przyswajania materii organicznej . efektem tego jest m.in. oczyszczanie i odnawianie środowiska. Niektóre szczepy bakterii potrafią przystosować się do rozkładu substancji organicznych nie spotykanych w naturalnym środowisku.
Biologiczne oczyszczanie gazów odlotowych opiera się na dwóch głównych procesach:
-absorpcja zanieczyszczeń w wodzie
-biologiczny rozkład pochłoniętych zanieczyszczeń
Efekt wspólnego oddziaływania w/w procesów jest taki, że
-wskutek absorpcji gazy zostają oczyszczone
-wskutek biologicznego rozkładu zanieczyszczeń zachodzi regeneracja sorbentu.
Warunki i ograniczenia prowadzenia procesu biologicznego oczyszczania gazów:
-usuwane z gazów odlotowych zanieczyszczenia muszą być podatne na rozkład biologiczny
-zanieczyszczenia muszą być rozpuszczone choćby tylko słabo w wodzie stanowiącej środowisko życia mikroorganizmów
-temperatura oczyszczanych gazów musi się mieścić w zakresie aktywności biologicznej mikroorganizmów (op. 37-40⁰C)
-oczyszczane gazy nie mogą zawierać substancji trujących dla mikroorganizmów np. związków metali ciężkich czy oparów kwasów.
Biopłuczki
Specyfiką płuczek biologicznych jest to że medium roboczym jest wodna zawiesina mikroorganizmów.
LZO rozpuszczają się w wodzie a następnie rozkładane są przez bakterie.
Biofiltry
- głównym elementem filtra biologicznego jest warstwa materiału filtracyjnego której zasiedlony jest przez heterotroficzne mikroorganizmy tlenowe.
-materiałem filtracyjnym mogą być np. torf, kompost, żywa warstwa gleby i inne materiały organiczn.
Dobry materiał filtracyjny powinien mieć:
-dużą porowatość
-dużą powierzchnię właściwą
-małe opory przepływu gazu
-dużą zdolność zatrzymywania wody
-słaby zapach własny
-niskie koszty pozyskiwania
-dostępność
-dużą gęstość zasiedlania mikroorganizmów
-dużą trwałość
-niewielki wymogi pielęgnacyjne
Zastosowanie
DEZODORYZACJA gazów odlotowych (kompostowanie , oczyszczanie ścieków, zakłady przetwórstwa odpadów zwierzęcych i rybnych, chlewnie oraz fermy drobiu)
-usuwanie LZO podatnych na biorozkład w odlewniach lub drukarniach
-inaczej- proces odwaniania
-polega na usuwaniu z gazów odlotowych substancji o charakterze zapachowym (odorów) lub przekształcenie ich w bezwonne formy
-można ewentualnie zamaskować ich nieprzyjemny zapach innym, przyjemnym
Biofiltry- spośród metod biologicznego oczyszczania gazów odlotowych z LZO najczęściej stosowane są biofiltry ze względu na to że są prostsze konstrukcyjnie i tańsze w eksploatacji niż biopłuczki.
Metody zabezpieczania i oczyszczania przed czynnikami środowiska zanieczyszczającego atmosferę .

zadanie mające na celu poprawę stanu sanitarno- higienicznego powietrza w Polsce
-dalsza restrukturyzacja gospodarki
-podjęcie działań prowadzących do zmniejszania jej energochłonności i materio chłonności
-podjęcie programu restrukturyzacji i energetyki w celu zmniejszenia monopolistycznej roli węgla jako paliwa
-rozwój zdanych sieci ciepłowniczych w centrach dużych miast
-szybka realizacja programu ograniczenia emisji gazów z zakładów energetyczno- ciepłowniczych
-poprawa skuteczności urządzeń odpylających w zakładach energetyki zawodowej i przemysłowej
-rozbudowa zakładów wzbogacania i odsiarczania paliw
-wprowadzenie zakazu rejestrowania pojazdów bez katalizatorów i stopniowe wycofanie benzyn ołowiowych
-wprowadza w przemyśle nowych technologii o znacznie niższych wskaźnikach emisji zanieczyszczeń
-realizacja programu znacznego wzrostu lesistości obszaru Polski
-doskonalenie mechanizmów prawnych i ekonomicznych wymuszających dbałość o stan środowiska
-zapewnienie spójności pomiędzy długotrwałą polityką ekologiczną państwa a bieżącą polityką gospodarczą.
Możliwość ograniczania emisji dwutlenku siarki
-stosowanie paliw o niewielkiej zawartości siarki
-zastępowanie paliwa węglowego gazem ziemnym
-budowa instalacji wzbogacenia węgla

- instalacje kotłów fluidalnych ( pyłowych) umożliwiające wiązanie siarki w 80 -90% oraz ograniczenia emisji azotu do atmosfery (z powodu niższej temperatury spalania)

Technologia „końca rury”:

Ze względu na stan skupienia oddzielanych zanieczyszczeń oczyszczające dzieli się na

- u do oddzielenia z gazu rozdrobnionych zanieczyszczeń stałych zwane odpylaczami

- u do oddzielenia kropelek cieczy

- u do redukcji zanieczyszczeń gazowych

Wykład 4
Zanieczyszczenia powietrza związkami organicznymi w postaci par i gazów staje się coraz poważniejszym problemem w inżynierii ochrony środowiska.

Odpylanie i odpylacze

Podstawowe wielkości charakteryzujące urządzenia oczyszczające :

- opory przepływu - całkowita strata ciśnienia przy przepływie oczyszczonego gazu przez urządzenie

Wielkość emisji zanieczyszczę pyłowych można zredukować poprzez:

- zmianę paliwa (głównym źródłem pyłów jest zawarty w paliwie popiół - najwięcej go zawierają węgle, najmniej drewno, a w ogóle gaz)

-zmianę technologii spalania i procesów produkcyjnych (np. zgazowywanie paliw stałych eliminuje niemal całkowicie pyły mineralne ze spalin : proces całkowitego spalania - redukcja sadzy)

- odpylanie gazów odlotowych

ODPYLANIE - jest to proces usuwania z gazów zawieszonych w nich cząstek stałych (pyły) lub kropelek ciecz (mgły -odemglanie)

Zjawiska fizyczne wykorzystywane w urządzeniach odpylających :

-opadanie ziaren pyłu (grawitacja)

-zdarzenia bezwładnościowe

-siła odśrodkowa

-siły elektrostatyczne

-zwilżanie

-koagulacja

-efekt sitowy

Podział urządzeń odpylających

-odpylacze suche

-odpylacze mokra

Inny podział :

-odpylacze mechanice suche

-odpylacze mokre

-filtracyjne

-elektrostatyczne

Podział odpylaczy suchych ze względu na zachodzące zjawiska:

-grawitacyjne

-bezwładnościowe

-odśrodkowe

-elektrostatyczne

-filtracyjne

Rodzaje odpylaczy mokrych :

-barbotarzowe

-płuczki bez wypełnienia

-płuczki z wypełnieniem nieruchomym

-płuczki z wypełnieniem ruchomym

-odpylacze Venturiego

Definicja elektrofiltru

Działanie ich polega na

-ładowaniu elektrostatycznym cząstek

-wydzielaniu naładowanych cząstek z pola elektrycznego

-usuwaniu cząstek pyłu z powierzchni wydzielania

Urządzenia te wykorzystują działanie sil pola elektrycznego. Proces odpylania odbywa sie w przestrzeni pomiędzy dwiema elektrodami, przez która przepływa strumień odpylanego gazu.

Zasada działania elektrofiltru :

-zapylony gaz przepływa z mała prędkością miedzy elektrodami zbiorczymi

-po przyłączeniu do elektrod napięcia wydzielają one duże ilości elektronów

-elektrony przyciągane są przez dodatnie elektrody zbiorcze i poruszają sie w ich kierunku

-w czasie swojego ruchu elektrody uderzają w neutralne cząstki gazu, wytrącając z nich dalsze elektrony, które z kolei powodują wytracanie elektronów z innych cząstek gazu

-powstają duże ilości wolnych elektronów oraz dodatnia o naładowane cząstki gazu

-powstałe elektrony osądzają sie na neutralnych cząstkach gazu, lądując je ujemnie

-wytworzone ujemne jony gazowe osądzają sie na zawartych w gazie ziarnach pyłu i przekazują im swój ładunek

-naładowane ujemnie ziarna pyłu poruszają sie na skutek działania sil pola elektrostatycznego w kierunku dodatniej elektrody zbiorczej i osądzają sie na niej

-ziarna pyłu osadzone na elektrodzie zbiorczej na skutek mechanicznego wstrząsania elektroda opadają do zbiornika pyłu

Warunki pracy elektrofiltru

-utrzymanie wszystkich urzadzen mechanicznych w dobrym stanie technicznym

-utrzymanie odpowiedniego czasu miedzy cyklami

-regularne odprowadzanie pylu z lejow zasobowych

-utrzymanie termoizolacji w dobrym stanie

-nie przekraczanie dopuszczalnych parametrow pracy

-wykonanie zgodnie z zaleceniami DTR obslug technicznych

Czynniki warunkujace skutecznosc elektrofiltru :

- obciazenie gazowe

- wielkosc czasteczek i koncentracja pylu

- odpornosc wlasciwa pylu

- wymiary pola elektrycznego i rodzaj elektrod

- wielkosci elektryczne

- rownomiernosc rozkladu predkosci gazu w komorze elektrofiltru

Elektrostatyczne oczyszczanie gazow jest dynamicznie rozwijajaca sie technologia a w polaczeniu z technologiami usuwania zanieczyszczen gazowych tworzone sa podstawy do dalszego rozwoju elektrofiltrow.

Zainteresowanie uzytkownikow elektrofiltrow skupia sie na nastepujacych zagadnieniach :

- ekonomicznych aspektach roznych opcji podwyzszania skutecznosci odpylania

- wplywie instalacji odsiarczania i odazotowania (w tym czesc palnych) na prace elektrofiltrow

- usuwanie czastek ponizej 10 um oraz ponizej 2,5 um w elektrofiltrze

- usuwanie zwiazkow toksycznych (np. rteci)

- mozliwosc stosowania mokrych elektrofiltrow

- stosowania nowych systemow zasilania energia elektryczna

Komory osadcze

- jedne z najprostszych, stosowanych na poczatku ciagu technologicznego odpylania

- dzialanie oparte jest na wykorzystaniu zjawiska grawitacji

- dzialaja skutecznie tylko wowczas, kiedy predkosc opadania ziaren jest wieksza niz 0,5 m/s

- z zasady sluza jako odpylacze wstepne do "pierwszego oczyszczania gazu z ziaren" o predkosci0,5 m/s

- stosuje sie je w wielostopniowych ukladach odpylania gazow. np. w metalurgii zelaza i metali kolorowych, w cementowniach oraz w zakladach przerobki surowcow mineralnych.

Zalety komor osadczych :

- niskie koszty

- male opory przeplywu w zakresie od 20-50 Pa

- zapotrzebowanie mocy niewielkie (0,05 - 0,3 KW/Nm3s)

- mozliwosc zastosowania do odpylania gazow goracych bez ich uprzedniego ochladzania

Wady :

- niski stopien skutecznosci odpylania

- brak w kraju stalego producenta

Cyklony :

- najbardziej rozpowszechniony rodzaj odpylaczy

- wykorzystuja zasade dzialania sily odsrodkowej do oddzielania ziaren ze strugi zawirowanego gazu

- podczas ruchu spiralnego na ziarna pylu oddzialywuje sila odsrodkowa powodujac ich przemieszczanie sie ku sciankom

- ziarna pylu po zetknieciu ze sciankami wytracaja szybkosc i pod dzialaniem sil ciezkosci opadaja w dol

- wielkosc minimalnego ziarna jakie mozna oddzielic w cyklonie zalezy od jego parametrow konstrukcyjnych oraz od wlasnosci oczyszczanego gazu.

Cyklony, wady i zalety

Zalety :

-prosta budowa

-niewielkie gabaryty

-niskie koszty inwestycyjne

Wady :

-znaczne opory przeplywu od 300 - 1300 [Pa]

-stosunkowo szybkie zuzycie w wyniku erozji

-niska skutecznosc w zakresie ziaren ponizej 200 [um]

Odpylacze filtracyjne (tkaninowe)

-naleza do najbardziej skutecznych - oddzielaja plyn przy przeplywie zapylonego gazu przez materialy porowate (ksztalki ceramiczne: rury porolitowe - przepuszczalne dla gazow a nie dla czastek stalych)

-stosuje sie roznego rodzaju tkaniny, filce, bibuly. Filtry tkaninowe naleza do njdrozszych metod odpylania gazow - wymagaja duzych powierzchni. Stosowane sa male predkosci przeplywu 0,8 - 8 m3/s. Obciazenia od 30 - 300 Nm3/m3h

-charakteryzuja sie bardzo wysoka skutecznoscia odpylania do 99,9% dla ziaren wielkosci 1um. Opory przeplywu zawieraja sie w zakresie od 200 - 1500 Pa.

-stosowane sa w przemysle ceramicznym przy odpylaniu gazow z wapiennikow, w przemysle metalurgicznym i innych. Przykladem odpylania filtracyjnego jest odkurzacz i filtr powietrza w samochodzie.

Elektrofiltry

Elektrofiltry charakteryzuja sie :

-niewielkimi oporami przeplywu 30-150 [Pa]

-stosunkowo niewielkim zuzyciem energii elektrycznej 0,05 - 0,3 [kWh/1000Nm3] oczyszczanego gazu

-wysoka skutecznoscia odpylania rzedu 99% dla ziaren wielkosci 1[um]

-charakteryzuja sie duzymi wydajnosciami od 500.000 do 2.800.000 [Nm3] gazu na godzine

Elektrofiltry stosowane sa do :

-odpylania spalin kotlowych glownie z energetycznych kotlow pylowych i fluidalnych

-w cementowniach

-w procesach metalurgii

-przy produkcji kwasu siarkowego metoda kontaktowa

Elektrofiltry, wady i zalety

Zalety :

-wysoka skutecznosc nawet dla pylow o rozdrobnieniu koloidalnym

-mozliwosc odpylania gazow goracych do 450 [degC]

-charakteryzuja sie niewielkimi oporami przeplywu i niskim stopniem zapotrzebowania energii

Wady :

-wysokie koszty inwestycyjne

-duze gabaryty

-niebezpieczenstwo wybuchu pylow palnych

-wrazliwosc na zmiany charakterystyki oczyszczanego gazu i pylu.

---