Реферат инженерное обеспечение очистки воздуха

Обновлено: 05.07.2024

Работа состоит из 1 файл

ПиАЗОС.doc

Охрана окружающей среды представляет собой важнейшую проблему современности. Производственная деятельность человека приводит ко все возрастающему загрязнению атмосферы, водоемов и почвы. В атмосферу выбрасывается большее количество загрязняющих веществ, которые влияют на естественные физические и химические процессы в природе.

Загрязнение атмосферного воздуха оказывает неблагоприятное воздействие не только на здоровье самого человека, но также на флору и фауну, наносит большой экономический ущерб от разрушения зданий, сооружений, конструкций, транспортных средств и т.д. Источниками загрязнений атмосферы могут быть природные, производственные и бытовые процессы.

В зависимости от происхождения все источники загрязнения можно объединить в следующие группы:

• образующиеся в результате сжигания различных видов топлива, как в промышленности, так и на автотранспорте;

• образующиеся в результате работы промышленных предприятий;

• образующиеся при утилизации и переработке бытовых отходов.
Уровень загрязнения атмосферы примесями от естественных источников является фоновым и имеет малые отклонения от среднего уровня во времени. Примеси поступают в атмосферу в виде газов, паров, жидких и твердых частиц. Газы и пары образуют с воздухом смеси, а жидкие и твердые частицы

- аэрозоли (дисперсные системы), которые подразделяют на пыль (размеры частиц более 1 мкм), дым (размеры твердых частиц менее 1 мкм) и туман (размер жидких частиц менее 10 мкм). Пыль, в свою очередь, может быть крупнодисперсной (размер частицы более 50 мкм), среднедисперсной (50. 10 мкм) и мелкодисперсной (менее10 мкм). В зависимости от размера жидкие частицы подразделяются на супертонкий туман (до 0,5 мкм), тонкодисперсный туман (0,5. 3,0 мкм), грубодисперсный туман (3. 10мкм) и брызги (свыше 10 мкм). Следует отметить, что аэрозоли чаще полидисперсные, т. е. содержат частицы различного размера.

Промышленные пыли в зависимости от механизма их образования подразделяют на следующие 4 класса:

-механическая пыль - образуется в результате измельчения продукта входе технологического процесса;

- возгоны - образуются в результате объемной конденсации паров
веществ при охлаждении газа, пропускаемого через технологический аппарат, установку или агрегат;

- летучая зола - содержащийся в дымовом газе во взвешенном
состоянии несгораемый остаток топлива, образуется из его минеральных примесей при горении;

- промышленная сажа - входящий в состав промышленного выброса твердый высокодисперсный углерод, образуется при неполном сгорании или термическом разложении углеводородов.

Основной параметр, характеризующий взвешенные. частицы, - это их размер, который колеблется в широких пределах - от 0,1 до 850 мкм. Из этой гаммы наиболее опасны частицы от 0,5 до 5 мкм, поскольку они не оседают в дыхательных путях, и именно их выдыхает человек.

Цель: Расчет и проектирование пылеулавливающего аппарата.

1. СИСТЕМЫ ОЧИСТКИ ВОЗДУХА.

1.1 Классификация систем очистки воздуха и их параметры.

По агрегатному состоянию загрязнители воздуха подразделяются на пыли, туманы и газопарообразные примеси. Промышленные выбросы, содержащие взвешенные твердые или жидкие частицы, представляют собой двухфазные системы. Сплошной фазой в системе являются газы, а дисперсной - твердые частицы или капельки жидкости.

Системы очистки воздуха от пыли делятся на четыре основные группы: сухие и мокрые пылеуловители, а также электрофильтры и фильтры.

При повышенном содержании пыли в воздухе используют пылеуловители и электрофильтры. Фильтры применяют для тонкой очистки воздуха с концентрацией примесей менее 100 мг/м3.

Для очистки воздуха от туманов (например, кислот, щелочей, масел и др. жидкостей) используют системы фильтров, называемых туманоуловителями.

Средства защиты воздуха от газопарообразных примесей зависят от выбранного метода очистки. По характеру протекания физико-химических процессов выделяют метод абсорбции (промывка выбросов растворителями примеси), хемосорбции (промывка выбросов растворами реагентов, связывающих примеси химически), адсорбции (поглощение газообразных примесей за счет катализаторов) и термической нейтрализации.

Все процессы извлечения из воздуха взвешенных частиц включают, как правило, две операции: осаждение частиц пыли или капель жидкости на сухих или смоченных поверхностях и удаление осадка с поверхностей осаждения. Основной операцией является осаждение, по ней собственно и классифицируются все пылеуловители. Однако вторая операция, несмотря на кажущуюся простоту, связана с преодолением ряда технических трудностей,

часто оказывающих решающее влияние на эффективность очистки или применимость того или иного метода.

Выбор того или иного пылеулавливающего устройства, которое представляет систему элементов, включающую пылеуловитель, разгрузочный агрегат, регулирующее оборудование и вентилятор, предопределяется дисперсным составом улавливаемой частицы промышленной пыли. Поскольку частицы имеют разнообразную форму (шарики, палочки, пластинки, игла, волокна и т. д.), то для них понятие размера условно. В общем случае принято характеризовать размер частицы величиной, определяющей скорость ее осаждения, - седиментационным диаметром. Под ним подразумевают диаметр шара, скорость осаждения и плотность которого равны скорости осаждения и плотности частиц.

1.2 Методы улавливания.

Для очистки выбросов от жидких и твердых примесей применяют различные конструкции улавливающих аппаратов, работающих по принципу:

- инерционного осаждения путем резкого изменения направления
вектора скорости движения выброса, при этом твердые частицы под
действием инерционных сил будут стремиться двигаться в прежнем
направлении и попадать в приемный бункер;

- осаждения под действием гравитационных сил из-за различной
кривизны траекторий движения составляющих выброса (газов и частиц),
вектор скорости, движения которого направлен горизонтально;

- осаждения под действием центробежных сил путем придания выбросу вращательного движения внутри циклона, при этом твердые частицы отбрасываются центробежной силой к сетке, так как центробежное ускорение в циклоне до тысячи раз больше ускорения силы тяжести, это позволяет удалить из выброса даже весьма мелкие частицы;

- механической фильтрации — фильтрации выброса через пористую перегородку (с волокнистым, гранулированным или пористым фильтрующим материалом), в процессе которой аэрозольные частицы задерживаются, а газовая составляющая полностью проходит через нее.

Процесс очистки от вредных примесей характеризуется тремя основными параметрами: общей эффективностью очистки, гидравлическим сопротивлением, производительностью. Общая эффективность очистки показывает степень снижения вредных примесей в применяемом средстве.

Производительность систем очистки показывает, какое количество воздуха проходит через нее в единицу времени (м3/ч).

2. СИСТЕМЫ И АППАРАТЫ ПЫЛЕУЛАВЛИВАНИЯ.

2.1 Сухие пылеуловители.

К сухим пылеуловителям относятся такие, в которых очистка движущегося воздуха от пыли происходит механически под действием сил гравитации и инерции. Эти системы называются инерционными, так как в них при резком изменении направления движения газового потока частицы пыли, по инерции сохраняя направление своего движения, ударяются о поверхность, теряют свою энергию и под действием сил гравитации осаждаются в специальном бункере. Широкое распространение получили обеспыливающие устройства, в которых для осаждения частиц используется центробежная сила. Наиболее типичными такими устройствами являются циклоны, которые начали применяться с 80-х годов прошлого столетия. Благодаря простоте конструкции, малым габаритам и надежности в эксплуатации циклоны получили наибольшее представление в практике воздухоочистки.

Общая схема циклона представлена на рис. 1. Газовый поток, попадая во внутренний корпус циклона 1 через патрубок 2, совершает вращательно -поступательное движение вдоль корпуса по направлению к бункеру 4. Под действием сил инерции частицы пыли осаждаются на стенках корпуса, а затем попадают в бункер. Очищенный газовый поток выходит из бункера через патрубок 3. Особенностью таких систем очистки является обязательная герметичность бункера, в противном случае из-за подсоса воздуха осаждаемые частицы пыли падают в выходную трубу.

На практике используют разные системы подачи и удаления воздуха и пылеосаждения. В зависимости от конструктивного исполнения различают циклоны:

- осевые, в корпусе которых входящие и выходящие потоки газа движутся вдоль его оси, при этом они могут двигаться в одном направлении (прямоточные) или в противоположных (противоточные);

Очищенный

- с тангенциальным входом, при этом входящий газ движется по касательной к окружности поперечного сечения корпуса аппарата и перпендикулярно к оси корпуса;

- с винтовым входом, при этом движение входящего потока газа приобретает винтовой характер с помощью тангенциального входного патрубка и верхней крышки с винтовой поверхностью;

- со спиральным входом, когда соединение выпускного патрубка с корпусом аппарата выполненного спиральным.

В общем случае частицы пыли выделяются в циклоне под действием центробежной силы в процессе вращения газового потока в корпусе аппарата. В промышленности используют циклоны, рассчитанные на скорость газового потока от 5 до 20 м/с. Эффективность их зависит от концентрации пыли и размеров ее частиц и резко снижается при уменьшении этих показателей. Средняя эффективность обеспыливания газов в циклонах

составляет 0,98 при размере частиц пыли 30. 40 мкм, 0,8 - при 10 мкм, 0,6 -при 4. 5 мкм. Производительность циклонов лежит в диапазоне от нескольких сот до десятков тысяч кубических метров в час. Преимущество циклонов - простота конструкции, небольшие размеры, отсутствие небольших частей; недостатки - затраты энергии на вращение и большой абразивный износ частей аппарата пылью.

Кроме циклонов, применяются и другие типы сухих пылеуловителей, например ротационные, вихревые, радиальные. При общих принципах действия они различаются системами пылеулавливания и способами подачи воздуха. К наиболее эффективным следует отнести ротационный пылеуловитель (рис. 2).

Рис. 2. Пылеуловитель ротационного типа.

Основной частью здесь является вентиляционное колесо 1, при работе которого частицы пыли под действием центробежных сил отбрасываются к стенке кожуха 2 и, оседая на стенках, попадают в пылеприемник 3, а чистый воздух выходит через патрубок 4. Благодаря активному действию такие системы имеют эффективность 0,95. 0,97.

2.2 Мокрые пылеуловители.

Особенностью этих систем очистки является высокая эффективность очистки от мелкодисперсной пыли (менее 1,0 мкм). Эти системы обеспечивают возможность очистки от пыли горячих и взрывоопасных газов. Эти системы работают по принципу осаждения частиц пыли на поверхность капель (или пленки) жидкости под действием сил инерции и броуновского движения. Конструктивно мокрые пылеуловители разделяют на форсуночные скрубберы (аппарат для промывки жидкостью газов в целях извлечения из них отдельных компонентов) и скрубберы Вентури, а также аппараты ударно - инерционного и барботажного и других типов.

Фильтры широко используются для тонкой очистки промышленных выбросов. Работа их основана на фильтровании воздуха через пористую перегородку, в процессе которой твердые частицы примесей задерживаются на ней. В общем случае в корпусе 1 фильтра расположена воздухопроницаемая перегородка 2, на которой осаждаются улавливаемые частицы 3 (рис. 3).

Метод фильтрации воздуха через волокнистые (маты, бумага, картон), пористые (полимеры) или зернистые материалы. Технологическая схема очистки и стерилизации воздуха для аэрации. Основные виды фильтров. Стерилизация воздуха, выходящего из ферментатора.

Рубрика	Экология и охрана природы
Вид	реферат
Язык	русский
Дата добавления	16.10.2017
Размер файла	2,0 M

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Министерство Образования и Науки РК

Евразийский Национальный Университет им Л.Н. Гумилева

Кафедра Биотехнологии и Микробиологии

Подготовила: студентка 3 курса Бт-32

Приняла: доцент Кухар Е.В.

1. Методы очистки и стерилизации воздуха

2. Технологическая схема очистки и стерилизации воздуха для аэрации

3.1 Фильтры предварительной очистки

3.2 Фильтры грубой очистки

3.3 Фильтры тонкой очистки

4. Системы очистки и стерилизации воздуха

5. Стерилизация воздуха, выходящего из ферментатора

Введение

Культивирование микроорганизмов - продуцентов биологически активных веществ в глубинных условиях помимо собственно биосинтеза включает ряд вспомогательных технологических операций. Прежде всего это получение сжатого стерильного воздуха, подаваемого на аэрацию, приготовление и стерилизация питательной среды, подготовка оборудования. Эти операции во многом определяют качественные и количественные показатели процесса биосинтеза, поэтому к их аппаратурному оформлению и режиму работы предъявляют повышенные требования.

При выращивании микроорганизмов в глубинных условиях требуется непрерывная подача стерильного воздуха в ферментаторы, на аэрацию культуральной жидкости. Воздух, подаваемый в ферментатор, не только снабжает растущую культуру кислородом, но и отводит газообразные продукты обмена и физиологическое тепло, выделяемое микроорганизмами в процессе развития, позволяет достигать однородности микробной суспензии, увеличивает скорость массопередачи и перемешивания жидкой питательной среды.

1. Методы очистки и стерилизации воздуха

Очистка и стерилизация воздуха достигаются различными способами, предусматривающими прежде всего уничтожение микроорганизмов или их отделение. Используются методы газовой очистки или применение антисептиков (фенол- и ртуть-содержащих соединений), повышенные или пониженные температуры, ультрафиолетовые облучения, ионизирующие излучения. Примеры промышленного использования антисептиков, повышенных или пониженных температур и других факторов свидетельствуют о их ненадежности. Более того, эти сложные приемы мало экономичны из-за высокой устойчивости спор и конидий к высоким температурам и ионизирующим излучениям. В процессах микробиологического синтеза воздух, подаваемый на аэрацию, должен быть очищен на 99,9999999 % от примесей и микроорганизмов размером до 1 мкм. Это требование заставляет отказаться от многих методов газовой очистки (седиментация, механическая фильтрация, инерционные и центробежные методы, аппараты мокрой очистки) как неэффективных, обеспечивающих удаление только грубых частиц.

Применение электрофильтров дает возможность очистить воздух только на 85-99%.

Наибольшее распространение получил метод фильтрации воздуха через волокнистые (маты, бумага, картон), пористые (полимеры, металлокерамика) или зернистые материалы. Такие материалы недорогостоящи в изготовлении и обладают высокой эффективностью стерилизации. Несмотря на то что волокнистые фильтры имеют диаметр не менее 5 мкм и слабое уплотнение (промежутки не менее 50 мкм), они легко задерживают большинство микроорганизмов со средним размером около 1 мкм. Обработку технологического и вентиляционного воздуха необходимо рассматривать как элемент технологии, играющий существенную роль в обеспечении выпуска продукции высокого качества.

Системы стерилизации воздуха классифицируются по технологическим признакам:

1) подготовка и подача воздуха или смеси газов на аэрацию культуральной жидкости в ферментаторах при аэробном культивировании;

3) подготовка и подача (транспортного) сжатого воздуха и обеспечение вакуума для передачи микробных суспензий и стерильных жидкостей из одной емкости в другую (ферментаторы, дозаторы, мерники и т. д.) или в аппараты для дальнейшей обработки (центрифуги, сепараторы, отстойники, испарители, флотаторы);

4) очистка воздуха или смеси газов, отводимых от всех видов технологического оборудования.

Каждая из этих систем имеет свои особенности, но процессы стерилизации связаны общей теоретической основой.

2. Технологическая схема очистки и стерилизации воздуха для аэрации

В настоящее время широко применяется технологическая схема получения, очистки и стерилизации сжатого воздуха, включающая следующие стадии: предварительную (грубую) очистку от механических примесей, сжатие, охлаждение, отделение сконденсированных паров влаги и масла (при поршневых компрессорах), стерилизацию (рис. 2.8). Для защиты компрессора атмосферный воздух предварительно очищают от крупных частиц пыли, а затем сжимают до требуемого давления. При сжатии воздух нагревается до температуры 100-200 °С, поэтому его необходимо охладить до оптимальной температуры культивирования микроорганизма-продуцента. Температура воздуха, подаваемого на аэрацию, оказывает существенное влияние на накопление конечного продукта. Например, микроорганизмы-продуценты антибиотиков снижают продуктивность при температуре воздуха, поступающего в аппарат, выше 40 °С. Оптимальная температура роста этих микроорганизмов 27-28°С.

Получение сжатого, очищенного от микроорганизмов воздуха определенной температуры и влажности - сложная технологическая задача, осуществляемая в специальной системе. Система состоит из трех частей, соединенных последовательно: в первой части происходят очистка атмосферного воздуха от пыли и его сжатие, во второй - подготовка и поддержание воздуха в оптимальном термодинамическом состоянии по влажности и температуре, в третьей - окончательная очистка воздуха (в фильтрах тонкой очистки) перед подачей в ферментаторы. Поддержание определенной температуры сжатого воздуха обусловливается не только самой культурой микроорганизма, но и высоким влагосодержанием атмосферного воздуха. При охлаждении сжатого воздуха выпадает 50-70 % исходной влаги, которая увлажняет волокна аэрозольных фильтров, и эффективность их действия резко снижается. Чтобы насадки аэрозольных фильтров не увлажнялись, воздух после компрессора охлаждают до 25-30 °С. После отделения влаги воздух нагревается до температуры культивирования. Окончательное подсушивание воздуха может проводиться в сушилке между головным и индивидуальными фильтрами.

На предприятиях микробиологической промышленности очистка и стерилизация воздуха осуществляется с помощью системы различных фильтров: предварительной очистки периодического или непрерывного действия, грубой и тонкой очистки.

3.1 Фильтры предварительной очистки

Фильтры такого типа устанавливают на всасывающей линии перед компрессором. Путем инерционного осаждения очищают воздух от крупных частиц размером более 5 мкм. В фильтрующих материалах предусматриваются большие промежутки между улавливающими элементами для максимального снижения сопротивления потоку при высокой скорости фильтрации воздуха - 1,5-3,0 м/с. Чтобы сухие частицы после осаждения при такой скорости потока не выносились из фильтра, слои его промасливают. Фильтры этого класса часто называют масляными, или висциновыми.

К фильтрам периодического действия относятся кассетные регенерируемые масляные фильтры и кассетные фильтры сухого типа.

Кассетные регенерируемые масляные фильтры различаются по размерам, форме и виду фильтрующей среды. Наибольшее распространение получили сеточные фильтры типа ФЯР. Такие фильтры просты, надежны в эксплуатации, улавливают микроорганизмы и частицы пыли размером более 5 мкм. Кассетные регенерируемые масляные фильтры работают с номинальной производительностью при запыленности воздуха не более о мг/м3. Такой фильтр задерживает на поверхности насадки 92-99 % воздушной пыли. Продолжительность его эксплуатации без регенерации зависит от степени загрязненности воздуха. Если содержание пыли возрастает от 0,5 до 5,0 мг/м3, то длительность работы фильтра сокращается с 800 до 80 ч.

Кассетные фильтры сухого типа состоят из 10-15 слоев перфорированных металлических и винипластовых листов. Площадь рабочего сечения 0,22 м2, производительность 0,43 м3/с, скорость фильтрации 117 м/мин, начальное сопротивление фильтра 49 Па, пылеемкость 400-450 г/м2, эффективность очистки 70 %, масса фильтра 5 кг. В кассетных сменных фильтрах сухого типа в качестве фильтрующего материала можно применять пенополиуретан, стеклянное или химическое волокно, маты из нетканых материалов. Эти фильтры свободны от недостатков, которые присущи масляным фильтрам, - запах, унос масла. Эффективность очистки воздуха в таких фильтрах составляет 70-85 %, пылеемкость 200-400 г/м2, производительность 0,43-0,610 м3/с.

Фильтры непрерывного действия существуют трех типов: самоочищающиеся масляные с непрерывной регенерацией фильтрующей поверхности в ванне с маслом; рулонные (катушечные), в которых чистый фильтрующий материал непрерывно поступает с одной катушки, а использованный наматывается на другую; волокнистые, промываемые водой из форсунок.

фильтрация воздух аэрация ферментатор

Масляные самоочищающиеся фильтры состоят из непрерывно движущейся в вертикальной плоскости фильтрующей бесконечной панели и масляной ванны (рис. 2.9). При прохождении через ванну загрязненные участки отмываются от пыли и вновь промасливаются, а пыль оседает на дне ванны в виде шлака. При начальной концентрации пыли 1-2 мг/м3 степень очистки составляет 90-98 %, пылеемкость фильтра исчерпывается через 300-500 ч работы. Производительность таких фильтров 100-400 тыс. м3/ч.

Рулонные автоматические фильтры имеют производительность 20, 40, 80 и 120 тыс. м3/ч. На рис. 2.10 приведена схема работы такого фильтра. Фильтрующим материалом служат упругие маты из стеклянных синтетических волокон, склеенных связывающими материалами. Срок непрерывной работы одного рулона 1 год.

В волокнистых фильтрах используются объемные маты из волокон полимеров. В результате электростатического притяжения на волокнах улавливаются субмикронные частицы. Фильтры получили широкое распространение для предварительной очистки и стерилизации приточного воздуха. Производительность волокнистого фильтра 555 м3/мин.

3.2 Фильтры грубой очистки

Предназначены для улавливания основной массы загрязнений, попавших в систему после прохождения фильтров предварительной очистки и компрессора, а также для удлинения срока службы фильтров тонкой очистки, выполняющих основной процесс стерилизации на стадии фильтрации. Как правило, это фильтры большой емкости. Они обслуживают несколько ферментаторов и называются головными. Головной фильтр дублирует работу индивидуальных фильтров и повышает степень очистки и стерилизации воздуха.

3.3 Фильтры тонкой очистки

Фильтры тонкой очистки и стерилизации необходимы для улавливания загрязнений, пропущенных другими фильтрами, а также всех возможных загрязнений, попавших в систему по случайным причинам. Работа этих фильтров должна быть особенно надежной, так как это последняя ступень очистки и стерилизации воздуха на пути к ферментатору. Конструктивно фильтры тонкой очистки во многом похожи на фильтры грубой очистки, только они значительно меньше размерами и в них используются более эффективные фильтрующие материалы (табл. 2.2). В настоящее время разработано несколько конструкций фильтров тонкой очистки различной производительности.

На рис. 2.12 представлены схемы фильтров со сменными фильтрующими элементами из нетканых материалов. В конструкции фильтра тонкой очистки Ф1 и Ф2 используется готовый сменный фильтрующий элемент из базальтового супертонкого волокна. Наибольшее распространение для очистки и стерилизации воздуха находят конструкции, в которых используются быстро заменяемые готовые стандартные фильтрующие патроны (рис. 2.12, б).

В микробиологической промышленности для очистки и стерилизации воздуха применяют также фильтры марки ФТО. Эти фильтры набиваются особой устойчивой гидрофобной тканью, которая полностью очищает воздух от микроорганизмов. Фильтры выпускаются различных типов - от ФТО-60 до ФТО-1000. Цифры означают производительность по воздуху в м3/ч. Марку фильтра выбирают в зависимости от производительности ферментатора. Фильтрующий элемент фильтра ФТО-750 имеет диаметр 360 мм и высоту 600 мм. При нагрузке 750 м3/ч сопротивление фильтра составляет 274-294 Па. На рис. 2.13 представлена схема фильтра тонкой очистки ФТО-60. В патронных фильтрах могут быть использованы бумага из базальтовых супертонких волокон, гофрированный базальтовый картон и различные фторопластовые элементы. Фильтры тонкой очистки воздуха практически обеспечивают 100%-ную очистку и стерилизацию воздуха.

Они стерилизуются острым паром в технологической обвязке с ферментатором без извлечения фильтрующих элементов из корпуса фильтра. Фильтрующие элементы - пластины и цилиндрические патроны - служат 1,5-2 года.

4. Системы очистки и стерилизации воздуха

Для надежной работы всей технологической схемы очистки и стерилизации воздуха и ее отдельных узлов необходимы соблюдение определенных требований к технологической обвязке фильтров, поддержание определенного термодинамического режима воздуха в системе.

Принципиальная технологическая схема очистки и стерилизации воздуха представлена на рис. 2.8. Воздух из воздухоразборника поступает в фильтр предварительной очистки 1. Сжатие воздуха до 350-500 кПа осуществляется в компрессоре 2, охлаждение до температуры 30-40 °С в холодильнике 3 с последующим отделением образующегося аэрозоля во влагоотделителе 4. На входе и выходе из холодильника температура воздуха контролируется приборами. Относительная влажность воздуха и температура определяются после выхода из нагревателя 5 термодатчиком. Принцип действия автоматического контроля параметров воздуха заключается в следующем. Если приборы регистрируют отклонение температуры от заданной на входе в фильтр 6, то специальные регуляторы будут воздействовать на подачу пара в нагреватель таким образом, чтобы изменить температуру воздуха до величины, определяемой регламентом. Окончательная стерилизация воздуха осуществляется в индивидуальном фильтре тонкой очистки 7. Для оценки эффективности работы схемы очистки и стерилизации воздуха применяется метод улавливания искусственных аэрозолей. При этом используются аэрозоли жидкие - масляный туман (0,3 мкм) и твердые - бактериальный, бихромат калия (0,6-0,8мкм), красители метиленового синего (0,5 мкм).

Контроль эффективности действия фильтров, особенно индивидуальных, записывается анализатором запыленности очищенного воздуха типа АЗ-З и АЗ-5. Имея высокую чувствительность - 2-3 тыс. частиц размером 0,3 мкм в 1м3, прибор позволяет проводить контроль микробиологической обсемененности воздуха. Для стерилизации фильтров и воздушных линий применяют чаще всего острый пар. Этот метод создает очень жесткие условия для выбора фильтрующих материалов, так как через фильтр под давлением пропускается большое количество острого пара, часто загрязненного и с большим содержанием конденсата. Поэтому более рациональна двусторонняя стерилизация фильтров паром. При этом пар подают в воздушный трубопровод до и после фильтра одновременно. Для этого в фильтр прокладывают обводную линию для пара, которая соединяет вход и выход воздушного трубопровода. Пар должен поступать чистый и сухой температурой 120 °С при стабилизированном давлении. Длительность стерилизации колеблется от 30 до 60 мин в зависимости от вида фильтрующего материала.

5. Стерилизация воздуха, выходящего из ферментатора

Это одна из основных ступеней технологического процесса биосинтеза. Воздух, удаляемый из ферментатора, содержит большое количество микроорганизмов. Так, среднее количество клеток дрожжей в 1 м3 отработанного воздуха составляет 3,4-3,6х106. Выбрасываемый из ферментаторов воздух имеет высокую влажность. Для отделения влаги используют жалюзийные конструкции, отличающиеся низким гидравлическим сопротивлением. Весьма эффективны при этом вязаные и тканевые сетки из нержавеющего материала или термостойкого пластика. На них сепарируется около 99 % влаги.

В зарубежной практике для очистки и стерилизации воздуха, выходящего из ферментаторов, широко используют фильтрующие элементы из микроволокон боросиликатного стекла, связанных эпоксирезиной. Фильтр-патроны из такого материала имеют высокую стерилизующую способность (до 99,9999 %) и хорошо улавливают частицы размером более 0,6 мкм. Стерилизация таких фильтров осуществляется текучим паром. Большое распространение получили фильтры из пористой нержавеющей стали, никеля или бронзы. Эти элементы очень прочны и устойчивы к воздействию высоких температур и влаги. В начале эксплуатации их сопротивление не более 0,07 МПа, а в процессе фильтрования оно возрастает до 0,5 МПа.

Глубинное культивирование микроорганизмов проходит в аппаратах с давлением 0,02-0,06 МПа. Пористые материалы, как правило, имеют большое сопротивление, что затрудняет их применение в схеме очистки и стерилизации воздуха, выходящего из ферментатора. Специфичность этого процесса требует применения как минимум двухстадийной очистки воздуха на выходе из ферментатора. На первой стадии производится влагоотделение, на второй - доочистка воздуха.

Подобные документы

Общее понятие и классификация пыли. Нормирование уровня запыленности атмосферного воздуха. Виды отрицательных воздействий пыли на организм человека. Применяемые методы очистки атмосферного воздуха от пыли. "Циклон" - аппарат сухой очистки воздуха.

курсовая работа [91,6 K], добавлен 18.12.2015

Основные мероприятия и оборудование для очистки выбрасываемого воздуха от пыли. Виды фильтров для приточного воздуха. Принципы улавливания вредных газов. Понятие санитарно-защитных зон, особенности их устройства. Экологический мониторинг окружающей среды.

презентация [106,4 K], добавлен 24.07.2013

Виды и источники загрязнения атмосферного воздуха, основные методы и способы его очистки. Классификация газоочистного и пылеулавливающего оборудования, работа циклонов. Сущность абсорбции и адсорбции, системы очистки воздуха от пыли, туманов и примесей.

курсовая работа [1,1 M], добавлен 09.12.2011

Характеристика загрязнения атмосферы (на примере Астраханской области). Методы и средства защиты атмосферного воздуха, их классификация и основные параметры. Очистка воздуха с использованием туманоуловителя. Эффективность очистки в разнообразных условиях.

курсовая работа [1,7 M], добавлен 17.05.2015

Основные источники загрязнения атмосферного воздуха и экологические последствия. Средства защиты атмосферы: сухие и мокрые пылеуловители, фильтры. Абсорбционная, адсорбционная, каталитическая и термическая очистка воздуха. Расчет циклона ЦН-24 и бункера.

Методы очистки воздуха на промышленных предприятиях

В этой статье мы кратко рассмотрим способы очистки атмосферного воздуха, которые применяются в промышленности, классифицируем и дадим их краткое описание.

История глобального загрязнения

Всю свою промышленную историю человечество в той или иной мере загрязняло окружающую среду. Причем, не стоит думать, что загрязнение — изобретение 19-20 века. Так уже в 13-14 веке китайские литейщики серебра хана Хубилая сжигали колоссальное количество дров, тем самым загрязняя землю продуктами горения.Причем, по оценкам археологов, скорость загрязнения была в 3-4 раза больше, чем в современном Китае, который, как известно, не ставит экологичность производства на первое место.

Однако, после промышленной революции с появлением промышленного районирования, развития тяжелой промышленности, роста потребления нефтепродуктов, загрязнение природы, и в частности атмосферы стало глобальным.

Динамика выброса углерода в атмосферу

К концу 20 века, по крайней мере в развитых странах, пришло осознание необходимости очистки воздуха, и понимание того, что от экологии зависит благополучие не только отдельных стран, но и человека как вида.

Началось глобальное движение за законодательное ограничение выбросов в атмосферу, что в итоге было закреплено в Киотском протоколе (был принят в 1997), который обязывал подписавшие страны квотировать вредные выбросы в атмосферу.

Помимо законодательства совершенствуются также и технологии — сейчас благодаря современным устройствам для очистки воздуха можно улавливать до 96-99% вредных веществ.

Законодательное обоснование применения систем очистки воздуха на промышленных предприятиях

Виды и меры наказания для нарушителей экологического права содержится в Гражданском и Трудовом кодексе РФ.

В случае загрязнения воздуха, следующие наказания предусмотрены для нарушителей:

За выброс вредных веществ в атмосферу устанавливаются штрафы: для предпринимателей от 30 до 50 тысяч рублей, для юридических лиц — от 180 до 250 тысяч рублей.

За нарушение условий специального разрешения на выброс вредных веществ устанавливается штраф для юридических лиц от 80 до 100 тысяч рублей.

Области применения систем очистки воздуха

Средства для очищения воздуха в том или ином виде есть на каждом промышленном производстве. Но особенно они актуальны для:

Предприятий металлургической сферы, которые выбрасывают в атмосферу:

черная металлургия — твердые частицы (сажа), оксиды серы, оксид углерода, марганец, фосфор, пары ртути, свинец, фенол, аммиак, бензол и т.д.

цветная металлургия — твердые частицы, оксиды серы, оксид углерода, другие токсичные вещества.

Горно обогатительных комбинатов, которые загрязняют атмосферу сажей, оксидами азота, серы и углерода, формальдегидами;

Нефтеперерабатывающих комплексов — в процессе работы выбрасывают в атмосферу сероводород, оксиды серы, азота и углерода;

Химических производств, которые выбрасывают высокотоксичные отходы — оксиды серы и азота, хлор, аммиак, фторовые соединения, нитрозные газы и т.д.;

Предприятий энергетики (тепловых и атомных электростанций) — твердые частицы, оксиды углерода, серы и азота.

Задачи, которые выполняют системы воздухоочистки

Основные задачи любой системы очистки атмосферного воздуха на предприятии сводятся к:

Улавливанию частиц — остатков продуктов горения, пыли, аэрозольных частиц и т.д. для их последующей утилизации.

Отсеиванию посторонних примесей — пара, газов, радиоактивных компонентов.

Улавливанию ценных частиц — отсеивание от основной массы частиц, сохранение которых имеет экономическое обоснование, к примеру оксидов ценных металлов.

Классификация основных методов очистки воздуха

Стоит сразу отметить, что универсального способа не существует, поэтому на предприятиях нередко используются многоступенчатые методы очистки воздуха, когда применяется несколько способов для достижения лучшего эффекта.

Виды очистки воздуха можно классифицировать как по способу работы:

Химические методы очистки загрязненного воздуха (каталитическиее и сорбционные методы очистки)

Механические методы очистки воздуха (центробежная очистка, очистка водой, мокрая очистка)

Физико-химические методы очистки воздуха (конденсация, фильтрование, осаждение)

Так и по тому типу загрязнения:

Аппараты для очистки воздуха от пылевогозагрязнения

Аппараты для очистки от газового загрязнения

Теперь рассмотрим сами методы.

Основные способы очистки воздуха от взвешенных частиц

Осаждение — посторонние частицы отсеиваются от основной массы газа за счет воздействия определенной силы:

Инерционных сил в аппаратах-циклонах, в инерционных пылеуловителях в механических сухих пылеуловителях.

Примеры пылеосадительных камер

Фильтрование — посторонние частицы отсеиваются при помощи специальных фильтров, которые пропускают основную массу воздуха, но задерживают взвешенные частицы. Основные типы фильтров:

Рукавные фильтры — в корпусе таких фильтров расположены рукава из ткани (чаще всего используется орлон, байка или стекловолоконная ткань), через которые проходит поток загрязненного воздуха из нижнего патрубка. Грязь оседает на ткани, а чистый воздух выходит из патрубка в верхней части фильтра. В качестве профилактики, рукава периодически встряхиваются, грязь с рукавов падает в специальный отстойник.

Керамические фильтры — в таких устройствах используют фильтрующие элементы из пористой керамики.

Масляные фильтры — такие фильтры представляют собой набор отдельных ячеек-кассет. Внутри каждой ячейки располагаются насадки, которые смазываются специальной смазкой с высокой вязкостью. Проходя через такой фильтр, частицы грязи прилипают к насадкам.

Пример рукавного фильтра

Электрические фильтры — в таких устройствах газовый поток проходит через электрическое поле, мелкодисперсные частицы получают электрический заряд, после чего оседают на заземленных осадительных электродах.

Пример электрического фильтра

Мокрая очистка — посторонние частицы в газовом потоке осаждаются при помощи водяной пыли или пены — вода обволакивает пыльи с помощью силы тяжести стекает в отстойник.

Чаще всего для мокрой очистки газа используются скрубберы — в этих устройствах поток загрязненного газа проходит через поток мелкодисперсных капель воды, они обволакивают пыльи под действием силы тяжести оседают и стекают в специальный отстойник в виде шлама.

Существует около десяти типов скрубберов, различающихся по конструкции и принципу работы, отдельно стоит выделить:

1. Скрубберы Вентури — имеют характерную форму в виде песочных часов. В основе работы таких скрубберов — уравнение Бернулли — увеличение скорости и турбулентности газа вследствие уменьшение площади потока. В точке максимальной скорости, в центральной части скруббера, газовый поток смешивается с водой.

2.Форсуночные полые скрубберы — конструкция такого скруббера представляет полую цилиндрическую емкость, внутри которой расположены форсунки для распыления воды. Капли воды захватывают частицы пыли и под действием силы тяжести стекают в отстойник.

Схема форсуночного полого скруббера

3.Пенно-барботажные скрубберы — внутри таких скрубберов расположены специальные барботажные насадки в форме решетки или тарелки с ответсвиями, на которой находиться жидкость. Поток газа, проходя через жидкость на большой скорости (более 2 м/с), образует пену, которая успешно очищает поток газа от посторонних частиц.

4.Насадочные скрубберы, они же башня с насадкой — внутри таких скрубберов расположены различные насадки (седла Берля, кольца Рашига, кольца с перегородками, седла Берля и т.д.), которые увеличивают площадь соприкосновения загрязненного воздуха и очищающей жидкости. Внутри корпуса также расположены форсунки для орошения потока загрязненного газа.

Пример насадочного скруббера

Основные способы очистки воздуха от посторонних газов

Абсорбция — поглощение газа жидкостью с помощью растворения или же избирательной химической реакции.

Абсорбция бывает полной (газ растворяется полностью) или частичной (растворяется только часть газа). На уровень абсорбции влияют как химические факторы — тип поглощающей жидкости и газа, так и физические факторы — площадь соприкосновения газа и жидкость, температура и давление в рабочей камере.

Процесс абсорбции протекает в специальных устройствах — абсорберах, которые представляют из себя вертикальный корпус, внутри которого располагается тарелкообразные насадки, на которые поступает жидкость. Газ, контактируя с жидкостью, абсорбируется, после чего очищенный воздух выводиться в атмосферу.

Адсорбция — процесс поглощения газа из воздушного потока твердым веществом (адсорбентом). На сегодняшний день, самыми популярными адсорбентами являются активированный уголь и оксидные адсорбенты. Как и в случае с абсорбцией, качество очистки зависит от исходного материала, применяемого адсорбента, а также от физических показателей — температуры и давления (идеальные условия — низкая температура и высокое давление в рабочей камере).

Адсорбционная установка — аппарат для очистки воздуха путем адсорбции, представляет из себя емкость заполненную адсорбентом. Загрязненный поток газа подается под давлением на рабочую поверхность, очищенный газ выводится через патрубок в верхней части аппарата. Стоит отметить, что поглощающая способность адсорбера ограничена, тут можно провести аналогию с фильтром, который со временем забивается. Для достижения непрерывной работы существуют сдвоенные адсорбционной установки, которые состоят из двух емкостей работающих поочередно — пока в одной емкости очищается газ, в другой регенерирует адсорбент и наоборот.

Пример сдвоенной адсорбционной установки

Сжигание — способ очистки газа путем термической обработки. Очень эффективен для удаления горючих органических компонентов из газовой среды (например, попутного газа). Способ простой и действенный, но имеющий свои недостатки, так в процессе горения выделяется углекислый газ, оксид серы, хлористый водород и оксид азота, так что для полной очистки исходного материала потребуются дополнительные очистные средства.

Сжигание газа происходит в специальных печах, температура в рабочей камере примерно 600-800 градусов Цельсия. Для предотвращения образования сажи в рабочую камеру подают водяной пар, который улавливает мелкодисперсные частицы.

Пример печи для сжигания

Конденсация — метод очистки воздуха путем конденсирования необходимой газовой фракции. В основе метода — свойство вещества менять свое агрегатное состояние под воздействием температуры (самый просто пример вода, которая в зависимости от температуры существует в трех агрегатных состояниях — лед, жидкость, пар).

Способ не является универсальным в силу своей специфичности — необходимо, чтобы температура конденсации отделяемого газа была ниже, чем температура конденсации газа носителя. Если же температура конденсации газов близка, то их разделение с помощью конденсации невозможно.

Очистка происходит в специальных конденсаторах, внутри которых располагаются охлаждающие трубки, заполненные хладагентом. Поток воздуха проходит через конденсатор, газ конденсируется на трубках, а очищенный воздух выводиться из аппарата.

Катализация — процесс очистки воздуха, путем использования катализаторов — активных веществ, которые при взаимодействии с газами в воздушном потоке в ходе химической реакции преобразуют вещество в менее вредное или же полностью безвредное. К примеру, на предприятиях используют окись хрома для превращения опасной окиси углерода (угарный газ) в менее вредную двуокись углерода (углекислый газ).

Каталитическая очистка происходит в катализационных реакторах, которые представляют из себя вертикальные емкости, внутри которых назодится тарелкообразная насадка, где располагается химический катализатор. Реактор также может быть оснащен дополнительными устройствами для нагрева или охлаждения газа (если каталитическая реакция проходит при определенной температуре), отвода тепла (если каталитическая реакция — экзотермическая) и т.д.

Чистый воздух необходим для человека и его жизнедеятельности. Любое его загрязнение негативно влияет на здоровье людей, а также окружающую среду.
Атмосферное загрязнение представляет собой наличие в воздушной среде газов и аэрозолей, отрицательно влияющие на живые организмы. Такой вред влечет за собой большие затраты на создание мероприятий по борьбе с загрязнением атмосферы.
На сегодняшний день эта проблема имеет международный характер и стала общей для всех стран нашей планеты. Наибольшее загрязнение вредными веществами можно встретить в высокоразвитых странах, где больше всего развита промышленность и сельское хозяйство.
Главной целью данной работы является изучение методов очистки от вредных веществ, таких как газы и аэрозоли.
К основным задачам относятся:
- изучение общей характеристики способов очистки воздуха от вредных веществ;
- анализ методов очистки воздуха от газов и рассмотрение их установок;
- анализ методов очистки воздуха от аэрозолей и рассмотрение их установок.
Данный реферат состоит из: введения, основной части, трех разделов, заключения, списка литературы.
Опасностью для окружающей среды являются выбросы, которые сопровождают металлургические процессы.
На предприятиях, где происходит производство цветных металлов, выделяются вредные примеси, которые образовались при сжигании топлива.
Существует огромное количество и видов веществ, которые загрязняют внешнюю среду. Такое содержание настолько выросло, что природа сама не может самостоятельно естественным путем избавиться от вредных веществ.
Получается, что человеку необходимо постоянно следить за состоянием атмосферы Земли, чтобы снизить количество загрязняющих веществ, выбрасываемых в воздух.

I ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ
1.1 Основная характеристика способов очистки воздуха от вредных веществ
На сегодняшний день существуют множество разных методов очистки воздуха от вредных веществ. С целью предотвращения неблагоприятных воздействий вредных веществ таких как, газы и аэрозоли, на человека, а также окружающую среду, применяют:
- максимальную герметизацию источников выделения вредных веществ;
- вентиляцию;
- автоматизацию и механизацию технологических процессов;
- контроль количества вредных веществ в воздухе рабочей зоны в сроки, которые устанавливает госсанэпидемнадзор;
- для работающих средства индивидуальной защиты органов дыхания, кожного покрова.
Наиболее распространенным способом предотвращения вредных веществ является вентиляция.
Рассмотрим классификацию систем вентиляции на рисунке 1.1.

Рисунок 1.1 – Классификация систем вентиляции
Вентиляция обеспечивает нормализацию воздушной среды в помещении.
Работа системы вентиляции контролируется показателем, который называется кратностью воздухообмена, К, [1/час]
К=VVп, где (1.1)
V – количество воздуха, которое удаляется из данного помещения в течение часа, [м3/ч];
Vп – объем помещения, [м3]
Вентиляция заключается в организованном воздухообмене, который направлен на удаление из помещения воздуха. Такой воздух загрязнен избыточным теплом и вредными веществами. [1]

Методы очистки воздуха от газов. Сооружения и установки
Рассмотрим основные методы очистки воздуха от газов:
а) абсорционный метод
Абсорционный метод представляет собой процесс поглощения газа жидкостью при растворении или при проведении химических реакций.
Различают полную (растворение газа происходит полностью) и частичную (растворение газа частично). На степень абсорбции оказывают влияние химические факторы (в зависимости от пита поглощающей жидкости) и физические факторы (температура, давление в рабочей камере).
Процесс абсорции осуществляют в абсорберах. Это устройство представляет собой вертикальный корпус с тарельчатыми насадками, расположенными внутри, на которую направляют жидкость. При взаимодействии газа с жидкостью происходит его абсорбирование. Затем уже очищенный воздух выводят в атмосферу. На рисунке 1.2 показан абсорбер с тарельчатыми насадками.

Рисунок 1.2 – Абсорбер с тарельчатыми насадками
Наиболее применяемыми абсорберами являются насадочные и тарельчатые абсорберы. При эффективном использовании водных абсорбционных сред удаленный компонент должен хорошо растворяться в абсорбционной среде, а также наиболее часто взаимодействовать с водой. Данное условие характерно для очистки газов от соляной, фторной кислот, аммиака. Абсорбция газов с наименьшей растворимостью – для очистки газов от хлора, сероводорода, оксида серы. Здесь добавляют в качестве химических реагентов NaOH, Ca(OH)2 для улучшения эффективности абсорбции.
б) Адсорбционный метод
Адсорбция является процессом поглощения газа из воздушного потока с помощью твердого вещества (адсорбент). В виде адсорбентов применяют активированный уголь и оксидные адсорбенты.
Активированный уголь считается нейтральным по отношению к полярным и неполярным молекулам адсорбируемых соединений. АУ является менее селективным по сравнению с другими адсорбентами, а также пригодным для работы во влажных газовых потоках.
Оксидные адсорбенты имеют высокую селективность по отношению к полярным молекулам, т к они имеют неоднородное распределение электрического потенциала. Если присутствует влага, то эффективность таких адсорбентов снижается.
К основным способам процессов адсорбционной очистки относятся:
- процесс десорбции после адсорбции и извлечение уловленных компонентов для следующего применения. Данным способом улавливаются различные растворители, сероуглерод, примеси;
- термическое или каталитическое дожигание примесей при очистке отходящих газов. Такой способ считается более экономичным при низких концентрациях загрязняющих веществ;
- после процесса очистки адсорбент не регенерируют, а направляют на сжигание с хемосорбированным загрязнителем. В этом процессе используют дешевые адсорбенты.
На качество очистки газа влияет исходный материал, адсорбент, а также физические показатели – температура и давление. Для данного процесса наиболее благоприятным считаются условия при низкой температуре и высоком давлении в рабочей камере.
Адсорбционная установка представляет собой аппарат для очистки воздуха с помощью процесса адсорбции (емкость, заполненная адсорбентом). Сначала загрязненный поток газа направляют под давлением на рабочую поверхность. Затем очищенный газ выводят по патрубку в верхнюю часть аппарата. Следует не забывать, что адсорбер может поглощать в ограниченном количестве, т к со временем начинает забиваться. Для эффективности непрерывной работы существуют сдвоенные адсорбционные установки. Они представляют собой две емкости, работающие поочередно: в одной емкости происходит очищение газа, в другой – регенерация адсорбента, и наоборот.
На рисунке 1.3 изображена сдвоенная адсорбционная установка.

Рисунок 1.3 – Сдвоенная адсорбционная установка [2]
в) термическое дожигание
Процесс термического дожигания заключается в очистке газа за счет термической обработки. Данный метод считается простым и действенным, но имеющий недостатки, т к при горении происходит выделение углекислого газа, оксида серы, хлористого водорода и оксида азота.
Для полной очистки необходимы дополнительные очистные средства

Зарегистрируйся, чтобы продолжить изучение работы

Читайте также: