Метод очистки вентиляционных выбросов в атмосферу от загрязняющих веществ

Атмосферный воздух является самой важной жизнеобеспечивающей природной средой и представляет собой смесь газов и аэрозолей приземного слоя атмосферы, сложившуюся в ходе эволюции Земли, деятельности человека и находящуюся за пределами жилых, производственных и иных помещений. Результаты экологических исследований, как в России, так и за рубежом, однозначно свидетельствуют о том, что загрязнение приземной атмосферы - самый мощный, постоянно действующий фактор воздействия на человека, пищевую цепь и окружающую среду. Атмосферный воздух имеет неограниченную ёмкость и играет роль наиболее подвижного, химически агрессивного и всепроникающего агента взаимодействия вблизи поверхности компонентов биосферы, гидросферы и литосферы.

Окружающий человека атмосферный воздух непрерывно подвергается загрязнению. Воздух производственных помещений загрязняется выбросами технологического оборудования или при проведении технологических процессов без локализации отходящих веществ.

Удаляемый из помещения вентиляционный воздух может стать причиной загрязнения атмосферного воздуха промышленных площадок и населённых мест. Кроме того, воздух промышленных площадок и населённых мест загрязняется технологическими выбросами цехов, транспортных средств и других источников.

Воздух жилых помещений загрязняется продуктами сгорания природного газа и других топлив, испарениями растворителей, моющих средств, древесно-стружечных конструкций и т.п., а также токсичными веществами, поступающими в жилые помещения с приточным вентиляционным воздухом. В летний период года при средней наружной температуре 20 °С в жилые помещения проникает около 90% примесей наружного воздуха, а в переходный период при температуре 2,5 °С - 40%. Номенклатура токсичных примесей в воздухе производственных помещений и в технологических выбросах промышленного объекта определяется совокупностью технологических процессов, видом используемого сырья и материалов, характеристиками применяемых машин и оборудования.

Требования по охране атмосферы регламентированы Законом РФ об охране атмосферного воздуха, санитарными нормами СН 245-71 и руководящими документами Госкомприроды.

Предусматриваемые устройства и мероприятия по охране атмосферы от совокупности выбросов всех технологических и вентиляционных источников выделения загрязняющих веществ должны обеспечивать соблюдение в жилой зоне предельно допустимых концентраций (ПДК), установленных Минздравом РФ. В местах воздухозаборов для систем механической и естественной вентиляции, включая аэрацию помещений, концентраций загрязняющих веществ не должны превышать 30% ПДК для рабочей зоны (ПДКрз).

Величины выбросов и условия поступления их в атмосферу, при которых обеспечивается соблюдение суммарных приземных концентраций в пределах нормируемых ПДК, квалифицируются как предельно допустимые выбросы (ПДВ). В тех случаях когда для снижения загрязнений по какому-либо веществу до ПДК действующий источник загрязнения воздуха должен быть дооборудован дополнительными устройствами (например, повышена высота трубы) или должны быть изменены условия поступления выбросов из источника в атмосферу (изменена температура газов и т.п.), выброс по рассматриваемому веществу квалифицируется как временно согласованный выброс (ВСВ).

Средства защиты атмосферы должны ограничивать наличие вредных веществ в воздухе среды обитания человека на уровне не выше ПДК. Соблюдение этого требования достигается локализацией вредных веществ в месте их образования, отводом из помещения или от оборудования и рассеиванием в атмосфере. Если при этом концентрации вредных веществ в атмосфере превышают ПДК, то применяют очистку выбросов от вредных веществ в аппаратах очистки, установленных в выпускной системе. Наиболее распространены вентиляционные, технологические и транспортные выпускные системы.

На практике реализуются следующие варианты защиты атмосферного воздуха:

вывод токсичных веществ из помещений общеобменной вентиляцией;

локализация токсичных веществ в зоне их образования местной вентиляцией, очистка загрязнённого воздуха в специальных аппаратах и его возврат в производственное или бытовое помещение, если воздух после очистки в аппарате соответствует нормативным требованиям к приточному воздуху;

локализация токсичных веществ в зоне их образования местной вентиляцией, очистка загрязнённого воздуха в специальных аппаратах, выброс и рассеивание в атмосфере;

очистка технологических газовых выбросов в специальных аппаратах, выброс и рассеивание в атмосфере; в ряде случаев перед выбросом отходящие газы разбавляют атмосферным воздухом;

Для соблюдения ПДК вредных веществ в атмосферном воздухе населённых мест устанавливают предельно допустимый выброс (ПДВ) вредных веществ из систем вытяжной вентиляции, различных технологических и энергетических установок.

Распространение газообразных примесей и пылевых частиц диаметром менее 10 мкм, имеющих незначительную скорость осаждения, подчиняется общим закономерностям. Для более крупных частиц эта закономерность нарушается, так как скорость их осаждения под действием силы тяжести возрастает. Поскольку при очистке от пыли крупные частицы улавливаются, как правило, легче, чем мелкие, в выбросах остаются очень мелкие частицы; их рассеивание в атмосфере рассчитывают так же, как и газовые выбросы.

В зависимости от расположения и организации выбросов источники загрязнения воздушного пространства подразделяют на затенённые и незатенённые, линейные и точечные. Точечные источники используют тогда, когда удаляемые загрязнения сосредоточены в одном месте. К ним относят выбросные трубы, шахты, крышные вентиляторы и другие источники. Выделяющиеся из них вредные вещества при рассеивании не накладываются одно на другое на расстоянии двух высот здания (с заветренной стороны). Линейные источники имеют значительную протяжённость в направлении, перпендикулярном к ветру. Это аэрационные фонари, открытые окна, близко расположенные вытяжные шахты и крышные вентиляторы.

Основным документом, регламентирующим расчёт рассеивания и определения приземных концентраций выбросов промышленных предприятий, является "Методика расчёта концентраций в атмосферном воздухе вредных веществ, содержащихся в выбросах предприятий. ОНД - 86". Эта методика позволяет решать задачи по определению ПДВ при рассеивании через одиночную незатенённую трубу, при выбросе через низкую затенённую трубу и при выбросе через фонарь из условия обеспечения ПДК в приземном слое воздуха.

Аппараты очистки вентиляционных и технологических выбросов в атмосферу делятся на: пылеуловители (сухие, электрические, фильтры, мокрые); туманоуловители (низкоскоростные и высокоскоростные); аппараты для улавливания паров и газов (абсорбционные, хемосорбционные, адсорбционные и нейтрализаторы); аппараты многоступенчатой очистки (уловители пыли и газов, уловители туманов и твёрдых примесей, многоступенчатые пылеуловители). Их работа характеризуется рядом параметров. Основными из них являются активность очистки, гидравлическое сопротивление и потребляемая мощность.

Широкое применение для очистки газов от частиц получили сухие пылеуловители - циклоны различных типов.

Электрическая очистка (электрофильтры) - один из наиболее совершенных видов очистки газов от взвешенных в них частиц пыли и тумана. Этот процесс основан на ударной ионизации газа в зоне коронирующего разряда, передаче заряда ионов частицам примесей и осаждении последних на осадительных и коронирующих электродах. Для этого применяют электрофильтры.

Для высокоэффективной очистки выбросов необходимо применять аппараты многоступенчатой очистки. В этом случае очищаемые газы последовательно проходят несколько автономных аппаратов очистки или один агрегат, включающий несколько ступеней очистки.

Такие решения находят применение при высокоэффективной очистке газов от твёрдых примесей; при одновременной очистке от твёрдых и газообразных примесей; при очистке от твёрдых примесей и капельной жидкости и т.п. Многоступенчатую очистку широко применяют в системах очистки воздуха с его последующим возвратом в помещение.