Введение Научно-технический прогресс подарил нам огромное количество инструментов и приспособлений, без которых мы не мыслим современной жизни, открыл перед человечеством множество возможностей для дальнейшего развития и покорения новых высот. Но как и положено, чтобы извлечь пользу, нужно чем-то пожертвовать. В данном случае человечество пожертвовало экологическим состоянием окружающей среды, и в результате этого люди, проживающие в крупных промышленных городах, вынуждены ежедневно наблюдать картины, которые будут нас сопровождать на протяжении всей презентации. Чтобы уменьшить интенсивность попадания в атмосферу чужеродных загрязнителей необходимо на промышленных предприятиях проводить очистку газовоздушных выбросов. Очистка газовоздушных выбросов – процесс удаления из газовоздушной примеси загрязнителей антропогенного происхождения, не содержащихся в атмосфере, с использованием физико-химических процессов. Методы очистки газовоздушных выбросов. Для очистки воздуха и газовоздушных выбросов от загрязнений химической и биологической природы применяются различные методы: физические(разбавление, абсорбция, адсорбция, маскировка, конденсация, компримирование, мембранная сепарация), химические (хемосорбция, промывка, окисление, сжигание, нейтрализация, каталитическая, термокаталитическая и фотокаталитическая очистка, окисление в коронном электрическом заряде и др.) и биологические. С последними более подробно мы познакомимся чуть позже. При физической абсорбции загрязнения отходящего газа извлекаются из потока растворителем – водой или органическими жидкостями – без протекания химической реакции между растворителем и загрязнением. При адсорбции загрязнения отходящего газа поглощаются пористыми растворителями: активными углями, алюмогелями, силикагелями, цеолитами, керамикой, поропластами, ионитами и др. При конденсации смесь паров растворителя с воздухом охлаждается в теплообменнике, при этом пары растворителей конденсируются. При компирировании пары растворителей конденсируются под избыточным давлением. В случае хемосорбции компоненты газа химически реагируют с веществами, находящимися в растворе. Каталитическая очистка применяется для удаления из газов оксидов азота, диоксида серы, монооксида углерода, органических веществ. При термокаталитической очистке загрязнители окисляются на разогретых пламенем горелок решетках, покрытых катализатором. При фотокаталитической очистке органические соединения, присутствующие в газовой фазе, каталитически окисляются на поверхности TiO2 при облучении ультрафиолетом ближнего диапазона (320–400 нм). Адсорбционнокаталитическая очистка применяется для удаления SO2, H2S, сероорганических соединений из промышленных выбросов. Биологические методы очистки. Биологические методы основаны на сорбции загрязняющих веществ из газового потока водной фазой, с последующей деструкцией сорбированных веществ микроорганизмами. Наибольшее распространение эти методы получили для удаления неприятно пахнущих веществ – биодезодорации газов. В основе биологической дезодорации газов лежит способность многих микроорганизмов окислять спирты, альдегиды, кетоны, органические кислоты, эфиры, ароматические соединения (бензол, толуол, ксилол, стирол, фенол, хлорбензол и др.), азотсодержащие соединения (аммиак, метиламин, индол, скатол и др.) и особенно серосодержащие соединения, составляющие большую часть летучих соединений с наиболее неприятным запахом, такие как производные тиосерной кислоты H2S2O3, сероводород H2S, метилмеркаптан CH3SH, диметилмеркаптан (CH3)2S, диметилсульфоксид (CH3)2SO. Процесс биологического удаления неприятно пахнущих веществ (НПВ) из воздуха можно представить следующим образом: (схема на слайде). Неприятно пахнущие вещества переносятся из воздуха в воду (процесс абсорбции). Вместе с ними из отходящего воздуха в воду переходит также и O2. Загрязнения окисляются микрофлорой в жидкой фазе, при этом вода освобождается от одорирующих веществ (процесс регенерации). Методы микробиологической дезодорации газов подразделяются на методы с использованием твердой фазы – биофильтры и жидкой фазы –биосорберы. Биофильтры В биофильтре загрязненные газы продуваются через слой биоактивной, сорбирующей, умеренно увлажненной насадки (носитель микроорганизмов). Биофильтры применяются в основном при невысоких концентрациях загрязняющих веществ в газовом потоке со станций очистки сточных вод, в газовоздушных выбросах пищевой, химической, фармацевтической промышленности, животноводческих комплексов и т. д. Такие установки получили наибольшее распространение в странах Западной Европы, США и Японии. Наиболее простой вариант дезодорирующей биофильтрации – продувка газов через почвенный слой, при которой загрязненный газ направляют в распределительные каналы под фильтрующим слоем почвы и дренажного материала (зола, шлак). Газ, проходящий через почвенный слой, очищается почвенной микрофлорой. Другой пример – биофильтр с насыпным слоем компоста. Компост (нем. Kompost, — «составной») — органические удобрения, получаемые в результате разложения различных органических веществ под влиянием деятельности микроорганизмов. Газ проходит через распределительный короб и пористые керамические трубы под слоем компоста. Избыток воды, поступающей в компостную кучу с очищаемым газом или с атмосферными осадками, отводится через дренажную трубу. Увлажнение компоста обеспечивается распылением воды над верхней поверхностью фильтрующего слоя. В биофильтрах закрытого типа очистка более интенсивная и не зависит от погодных условий. Такие биофильтры могут работать в режиме «сухого» реактора и «мокрого» реактора с орошением водой. Может использоваться комбинация различных биофильтров. В мокром реакторе очищается загрязненный конденсат с помощью отдувки газом. Отдуваемый газ очищается в сухом биореакторе. Биосорберы Биологическая очистка отходящих газов от неприятных запахов в биоабсорбционных установках осуществляется с помощью активного ила – неприятно пахнущие вещества переносятся из газа в жидкость, а затем окисляются микрофлорой, находящейся в жидкой фазе. Для абсорбции могут использоваться методы с барботированием газовой фазы – в насадочных или тарельчатых колоннах, в аэротенках, а также методы распыления водной фазы – в скруббере Вентури, в полых скрубберах с форсунками или дисковыми распылителями. По сравнению с биофильтрами биосорберы обеспечивают большие возможности контроля процесса и массопередачу, обработку потоков с высокими концентрациями загрязнений, стабильность в работе. Однако применение биосорберов требует больших капитальных затрат, текущих расходов, а также затрат на удаление избытка биомассы. Заключение. С помощью биологической дезодорации можно удалять неприятные запахи легче, эффективнее и с меньшими затратами, чем традиционными физическими и химическими методами дезодорации. Биологические методы отличают простота и надежность. Капитальные затраты на их сооружение составляют 12–30 долл. за 1 м3/ч реакторного пространства. Эксплуатационные затраты на очистку при использовании метода биодезодорации составляют 0,2–1,0долл. за 1000 м3 газа, что ниже в 1,5–6 раз по сравнению с другими методами. При биодезодорации не требуется повышенных температур и давлений, не образуются оксиды серы и азота, свободный хлор, отсутствует опасность образования диоксинов, в отличие, в частности, от термических и каталитических методов очистки. Единственными побочными продуктами являются избыточная биомасса и отработанный носитель, срок службы которого существенно выше, чем при адсорбционной очистке, благодаря протеканию биологических процессов, регенерирующих носитель. Однако биофильтры не удаляют биостойкие загрязнения, могут быть чувствительны к пиковым выбросам загрязнений и резким изменениям в их составе. В них не должны применяться материалы и режимы очистки, способные вызвать образование вторичных запахов. Развитие технологий очистки газовоздушных выбросов поможет нам в поступательном движении к прекрасному будущему.
