Пособие в области охраны окружающей среды и природопользования (стр. 113 )

В Таблице 7.37 показаны принципы работы трех основных типов адсорберов.

Таблица 7.37 - Принципы работы трех основных типов адсорберов.

Адсорбер	Принцип работы
Нестационарный адсорбер с фиксированным слоем	Загрязненный газ проходит через стационарный слой адсорбента.
Адсорбер с использованием псевдоожиженного слоя	Загрязненный газ проходит через подвешенный адсорбент.
Адсорбер непрерывного действия	Адсорбент падает под силой действия гравитации через поднимающийся поток газа.

Экологические эффекты от внедрения метода

Удаление запахов, газов и пыли из атмосферы.

Воздействие на различные среды

Потребление энергии. Образуются отходы, например, если необходимо утилизировать активированный уголь.

Эксплуатационные данные

Установка системы адсорбции активированным углем является довольно простой, она включает вентилятор и резервуар для удерживания слоя активированного угля. При адсорбции активированным углем можно достичь эффективности удаления запаха 80 - 90 %.

Адсорбционная способность активированного угля выражается в виде весовых процентов как количество определенного материала, которое может быть адсорбировано на единицу массы активированного угля. Эти показатели в значительной степени варьируются от нуля до 110 % и являются довольно бессмысленными для неприятных исходящих газов, потенциально содержащих большое разнообразие отдельных компонентов. В этом отношении, в качестве общего руководства в секторе ППНМ для оценки ожидаемого срока службы угольного слоя можно использовать величину 30 %.

Затем срок службы угольного слоя можно оценивать на основе знания запроектированного времени пребывания, органической нагрузки и очищаемого воздушного потока. Это проиллюстрировано на следующем примере. Во-первых, органическая нагрузка рассчитывается по следующему уравнению:

Нагрузка = воздушный поток х концентрация

С учетом воздушного потока 10000 м3/ч с концентрацией органических соединений 50 мг угля / м3 и угольного слоя с временем пребывания 1 секунда, органическая нагрузка составляет 0,5 кг/ч. Время пребывания 1 секунда подразумевает объем угольного слоя 2,78 м3. Исходя из объемной плотности угля 500 кг/м3, уголь может адсорбировать 30 % от 1390 кг, что эквивалентно 2780 часам работы. Следовательно, слой требует замены с частотой примерно три раза в год.

Применимость

Адсорбция активированным углем подходит, в основном, для низкой подачи воздуха, менее 10000 м3/ч и если удаляемое загрязняющее вещество присутствует в низкой концентрации, т. е. менее 50 мг/Нм3. С точки зрения очистки газов с неприятным запахом основными применениями адсорбции активированным углем являются очистка исходящих газов и очистка производственных выбросов с неприятным запахом.

Присутствие пыли в очищаемом газовом потоке может серьезно затруднять эффективность угольного слоя, а также повышать перепад рабочего давления. Поэтому адсорбция активированным углем не применяется, если присутствует пыль или даже конденсирующийся материал. Пыль и конденсирующиеся вещества можно удалить в группе предварительных фильтров, хотя это усложнит и сделает более дорогостоящей установку, а также увеличит операционные проблемы в виде потребности в очистке и неулавнивании пыли.

В целом, чем ниже температура, тем больше адсорбируемое количество и, следовательно, тем дольше время проникновения или срок службы. Как правило, адсорбция активированным углем не применяется при температуре выше 40 °С. Помимо этого, эффективность активированного угля снижается при относительной влажности выше 75 %, за исключением водорастворимых компонентов, таких как низшие амины и сероводород. Эта избирательная адсорбция воды может привести к конденсации в пределах слоя, делая уголь неактивным. Затем слою потребуется высушивание перед повторным использованием.

Экономические показатели

Этот метод характеризуется относительно низкими капитальными затратами. Операционные затраты являются высокими, т. е. уголь стоит примерно 2400 Евро за тонну. Регенерация обычно не является экономичной, так что угольный слой следует полностью обновлять, когда его эффективность адсорбции начинает падать, что может произойти после небольшого периода времени в зависимости от интенсивности выбросов запаха и концентрации одоранта.

Справочная литература

[34, и , 2001 г.]

7.4.3.10 Биологическая очистка

Процесс использования микроорганизмов для очистки выбросов, загрязняющих веществ, а также запахов используется широко. Скорость реакции процесса биологического разложения является относительно низкой, и оптимизирующие условия эксплуатации могут иметь решающее значение.

Существует два типа биологической очистки: биофильтры (Раздел 7.7.3.10.1) и биоскрубберы (Раздел 7.7.3.10.2). Биофильтр является наиболее популярным типом биологической очистки.

Имеется несколько особенностей конструкции, которые необходимо учитывать для обеспечения эффективной эксплуатации: это время пребывания, температура, влажность, воздействие пыли и жира на фильтр, органическая/запаховая нагрузка и конструкция и характеристики фильтрующего материала.

Преимущества и недостатки методов биологической очистки представлены в Таблице 7.38.

Таблица 7.38 - Преимущества и недостатки биологической очистки

[34, и , 2001 г.]

Преимущества	Недостатки
Относительно низкие капитальные расходы	Ограничение температуры по влажному термометру до < 40 °С.
Относительно низкие операционные расходы	Значительная занимаемая площадь
Потециально высокое удаление запаха ~ 90 - 99 %	Возможность образования видимого факела
Простая конструкция и эксплуатация	Требует контроля рН и содержания воды
	Медленная адаптация к колеблющимся концентрациям

Принцип работы

Биопленка - это слой воды, преобладающий вокруг отдельных частиц фильтрующего материала, где присутствуют микроорганизмы. Когда исходящий поток газов проходит вокруг частиц, происходит постоянный перенос массы между газовой фазой и биослоем. Летучие компоненты, присутствующие в исходящем газе вместе с кислородом, частично растворяются в жидкой фазе биослоя. Второй этап реакции - аэробное биологическое разложение компонентов в жидкой фазе. Таким образом, в биослое создается градиент концентрации, что поддерживает постоянный массовый поток компонентов из газа в мокрый биослой.

Перемещение через границу фазы и диффузия в биослое предоставляют питание микроорганизмам, живущим в биослое. Питательные вещества, необходимые для роста клеток, предоставляются из фильтрующего материала.

7.4.3.10.1 Биофильтр

Описание

В биофильтрах загрязняющие вещества абсорбируются в фильтрующем материале и разлагаются микроорганизмами, находящимися на фиксированной фильтрующей среде. Фильтрующий материал имеет форму насадки и в него проникают отходящие газы. Что касается отходящих газов с высокими уровнями пыли, то перед биофильтром газ должен пройти через пылеуловитель.

Биофильтры можно применять либо с нисходящим потоком, либо с восходящим потоком. Относительные достоинства каждого из режимов являются неоднозначными, и, наиболее вероятно, что эксплуатационная эффективность в каждом случае одинакова. Перепад давления в биофильтре является низким, обычно в диапазоне от 10 до 25 мм/м высоты насадки. Низкий перепад давления подразумевает, что правильная конструкция распределения воздуха нисходящим или восходящим потоком является решающим параметром конструкции. Типичная схема расположения биофильтра представлена на Рисунке 7.32.

Рисунок 7.32 - Схема расположения биофильтра

Сначала очищаемый газ направляется в увлажнитель, где он противотоком контактирует с рециркулирующей водой. Затем покидающий увлажнитель воздух направляется в биофильтр.

Обычно на практике не применяют увлажнитель с постоянной подачей свежей подпиточной воды, так это привело бы к необходимости выпуска сточных вод.

Периодическое орошение верхнего слоя позволяет системе поддерживать требуемое содержание влаги в фильтрующем материале 40 - 60 %. Любая вода, проходящая через слой, как орошением, так и в виде осадков, может быть возвращена в увлажнитель, чтобы избежать выпуска сточных вод из системы.

Существует большое разнообразие фильтрующих материалов для использования в биофильтрах. Основными требованиями к фильтрующему материалу являются высокая удельная поверхность, например, 300 - 100 м2/м3, высокая водоносная способность, ограниченные характеристики уплотнения и ограниченное сопротивление потоку. Традиционно использовался волокнистый торф, смешанный с вереском в 50 % пропорции. Активность микроорганизмов происходит в торфе, а вереск представляет собой усилитель жесткости для предотвращения уплотнения, тем самым, продлевая эксплуатационный срок службы слоя.

Вариантом смеси торфа-вереска является грибной компост, смешанный для поддержки с шариками из пенополистирола диаметром 5 мм в 50 % пропорции. Корневища обычно состоят из корней деревьев, кустарников и отдельных веток. Корневища обычно разделяют по длине по 15 см, скорее разрывая, а не разрезая. Таким образом эффективно высвобождается максимальная площадь поверхности, и это не требует вспомогательного материала. Все эти фильтрующие среды были проверены в полномасштабных установках. Если предлагаются какие-либо другие материалы, может потребоваться поиск специального опыта эксплуатации.

Далее биофильтры можно разделить на биофильтры на основе почвы и беспочвенные фильтры. Биофильтр на основе почвы, или с почвенныйм слоем, состоит из слоя пористой почвы, под которым проходит сеть труб, через которые проходит очищаемый воздушный поток. Чтобы поддерживать минимальный перепад давления в слое, требуется почва с открытой структурой.