§ 7. Инженерные методы очистки выбросных газов

Улавливание промышленных пылей. В зависимости от механизма образования промышленные пыли подразделяют на следующие 4 класса: механическая пыль — образуется в результате измельчения продукта в ходе технологического процесса; возгоны — образуются в результате объемной конденсации паров веществ при охлаждении газа, пропускаемого через технологический аппарат; 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; наиболее опасны для человека частицы от 0,5 до 5 мкм.

Аппараты обеспыливания газов можно разбить на 4 группы: сухие пылеуловители — механические устройства, в которых пыль отделяется под действием сил тяжести, инерции или центробежной силы; 2) мокрые, или гидравлические, аппараты, в которых твердые частицы улавливаются жидкостью; 3) пористые фильтры, на которых оседают мельчайшие частицы пыли; электрофильтры, в которых частицы осаждаются за счет электрической ионизации газа и содержащихся в них пылинок.

Сухие пылеуловители. К этим устройствам относятся осадительные камеры, инерционные пылеуловители, циклоны. Пожалуй, это самые распространенные в условиях города аппараты.

Весьма простыми устройствами являются пылеосадительные камеры, в которых за счет увеличения сечения воздуховода скорость пылевого потока резко падает и частицы пыли выпадают под действием сил тяжести. Пылеосадительные камеры (рис. 4.5) используют для очистки от крупных частиц пыли и применяют в основном для предварительной очистки воздуха. Эффективность улавливания в них зависит от времени пребывания газов в камере и расстояния, проходимого частицами под действием гравитационных сил.

Рис. 4.5. Полая пылеосадительная камера:

1 - корпус; 2 - бункер; 3 - штуцер для удаления пыли

Эффективными пылеуловителями являются инерционные аппараты, в которых пылевой поток резко изменяет направление своего движения, что способствует выпадению частиц пыли. Широко распространены инерционные пылеуловители — циклоны. В них частицы пыли движутся вместе с вращающимся газо

вым потоком и под воздействием центробежных сил оседают на стенках. Циклоны широко применяются для улавливания частиц размерами около 10 мкм при скоростях газового потока от 5 до 20 м/с. По конструкции циклоны подразделяются на циклические, конические и прямоточные. Циклический циклон (рис. 4.6) состоит из двух цилиндров: наружного 1, к которому в верхней части по касательной подсоединен патрубок 2, а в киж-

Рис. 4.6. Циклон:

1 — наружный цилиндр; 2 — патрубок; 3 — внутренний цилиндр; 4 — корпус; 5 — бункер

ней части — конус 4 и пылесборник (бункер) 5, и внутреннего 3, к которому в верхней части подсоединяется труба, отводящая очищенный воздух. Запыленный воздух поступает в циклон через патрубок 2 по касательной к внутренней поверхности корпуса, где совершается нисходящее спиралеобразное движение вдоль корпуса к бункеру. Под действием центробежной силы частицы

пыли прижимаются к внутренним стенкам наружного цилиндра и скатываются в пылесборник. В бункере поток воздуха меняет направление на 180°, теряет скорость, вследствие чего происходит выпадение частиц пыли из потока. Освободившись от пыли, газовый поток выходит из бункера и выбрасывается через выхлопную трубу.

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.

При больших расходах очищаемых газов применяют групповую компоновку циклонов (батарею). Это позволяет не увеличивать диаметр циклона, что положительно сказывается на эффективности очистки. Запыленный газ входит через общий коллектор, а затем распределяется между циклонными элементами.

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. 4.7). Основной частью здесь является вентиляционное колесо 1, при вращении которого частицы пыли под действием центробежных сил отбрасываются к стенке кожуха 2 и, оседая на стенках, по-

Рис. 4.7. Пылеуловитель ротационного типа

падают в пылеприемник 3, а чистый воздух выходит через патрубок 4. Благодаря активному действию такие системы имеют эффективность 0,95-0,97.

В основе работы пористых фильтров, предназначенных для тонкой очистки, лежит процесс фильтрации газов через пористую перегородку, в результате чего твердые частицы задерживаются, а газ проходит сквозь нее. На рис. 4.8 представлена схема процесса фильтрования: в корпусе 1 фильтра расположена воздухопроницаемая перегородка 2, на которой оседают улавливаемые частицы 3.

Рис. 4.8. Схема процесса фильтрования

Перегородки, применяемые в фильтрах, могут быть различных типов: в виде неподвижных зернистых слоев, например гравия.

Рис. 4.9. Рукавный фильтр:

1 — корпус; 2 — встряхивающее устройство; 3 - фильтрующий рукав; 4 - распределительная решетка; 5 - подвеска рукавов; 6 - бункер

Из пористых фильтров наибольшее распространение получили рукавные фильтры (рис. 4.9), что обусловлено и созданием в последнее время новых температуростойких и устойчивых к воздействию агрессивных газов тканей, например, стекловолокно выдерживает температуру 250 °С.

В типичных фильтровальных тканях размер сквозных пор между нитями составляет 100-200 мкм. Остаточная концентрация пыли после тканевых фильтров составляет 10-50 мг/м3. Эффективность таких фильтров достигает 0,99 для частиц размером более 0,5 мкм.

В электрофильтрах очистка газов от пыли происходит под действием электрических сил. В процессе ионизации молекул газов электрическим разрядом происходит заряд содержащихся в них частиц (коронирующий электрод).

Установка состоит из двух частей: агрегата питания и собственно электрофильтра (рис. 4.10А). Агрегат питания включает повышающий трансформатор 2 с регулятором напряжения 1 и высоковольтный выпрямитель 3. Собственно электрофильтр состоит из корпуса 7 с входным 13 и выходным 8 патрубком, бункером 11 для сбора уловленной пыли, пылевыпускным патруб-

Рис. 4.10. Принципиальная схема электрофильтра (А) и компоновка

электрофильтра (Б)

ком 12. В корпусе расположены осадительные 9 и коронирую- щие 10 электроды. Осадительные электроды в виде труб или пластин подключаются к заземлению и положительному полюсу выпрямителя 3. Коронирующие электроды из проволоки изолированы от земли с помощью изоляторов б, и к ним подводится по кабелю 5 выпрямленный электрический ток высокого напряжения (до 50—80 кВ) отрицательной полярности.

По способу удаления осажденной на электродах пыли электрофильтры делятся на сухие и мокрые. В сухих электрофильтрах пыль удаляется с электродов путем встряхивания. В мокрых электрофильтрах удаление пыли производится путем смыва ее с поверхности электродов орошающей жидкостью. Температура очищаемого газа при этом должна быть выше или близкой к температуре точки росы. Мокрые электрофильтры могут также применяться для улавливания из газовых потоков жидких частиц в виде тумана или капель.

Электрофильтры способны очищать большие объемы газов от пыли с частицами размером от 0,01 до 100 мкм при температуре газов до 400-450 °С.

Мокрые пылеуловители. Указанные устройства имеют одну весьма важную особенность: они обладают высокой эффективностью очистки от мелкодисперсной (менее 1 мкм) пыли. Имеются и другие достоинства, среди которых: 1) относительно небольшая стоимость и высокая эффективность улавливания взвешенных частиц; 2) возможность очистки газов при относительно высокой температуре и повышенной влажности, а также при опасности возгорания и взрывов очищенных газов или уловленной пыли. В качестве существенного недостатка можно указать на то, что уловленная пыль представлена в виде шлака, а это вызывает необходимость обработки сточных вод, т. е. удорожает процесс.

Работают указанные системы по принципу осаждения частиц пыли на поверхности капель (или пленки) жидкости под действием сил инерции и броуновского движения.

Большое распространение (в основном из-за простоты конструкции) получили полые форсуночные скрубберы (рис. 4.11). Они представляют собой колонну круглого сечения, В которой осуществляется контакт между запыленным газом и каплями жидко-

Рис. 4.11. Скрубберы:

а — полый форсуночный (1 — корпус; 2 — форсунки); б — насадоч-

ный с поперечным орошением (1 — корпус; 2 — форсунка;

3 — оросительное устройство; 4 — опорная решетка; 5 — насадка;

6 — шламосборник)

сти (обычно водой). Высота скруббера составляет =2,5 ее диаметра. Удельный расход орошающей жидкости выбирают в пределах 0,5-8 л/м3 газа.

Более эффективными мокрыми пылеуловителями являются скрубберы Вентури (рис. 4.12).

Очищенный газ через патрубок 4 подается в устройство 2, называемым соплом Вентури. Последнее имеет сужение (конфу- зор), в который через форсунки 1 подается вода на орошение. В этой части сопла скорость газа увеличивается, достигая максимума в самом узком сечении. Благодаря этому происходит осаждение частиц пыли на каплях воды. Напротив, в диффузорной части сопла Вентури скорость потока мокрых газов снижается. Далее поток поступает в корпус 3, где под действием сил гравитации происходит осаждение загрязненных пылью капель. Очищенный газ выходит в верхнюю часть корпуса, шлам попадает в нижнюю часть.

У скрубберов Вентури эффективность очистки достигает 0,97- 0,98, расход воды 0,4-0,б л/м3 газа. Полый скруббер (рис. 4.11,а) представляет собой колонну круглого сечения. В нее подается жидкость через систему форсунок, число которых может достигать 14-16 по сечению колонны. В насадочном скруббере

(рис. 4.11,6) используется система поперечного орошения с наклонно установленной насадкой. Эффективность таких систем достигает 0,9.

Надежной и простой конструкцией мокрого пылеуловителя является промывная башня (скруббер), заполненная кольцами Рашига, стекловолокном или другими насадками (рис. 4.13).

Запыленный газ подается снизу вверх через распыляющее устройство. .Одновременно сверху вниз поступает вода. В том случае, когда пыль является плохо смачиваемым веществом, в воду добавляют поверхностно-активные вещества (ПАВ).

К недостаткам процесса мокрого пылеулавливания относят: а) возможность щелочной или кислотной

коррозии при очистке некоторых газов; б) ухудшение условий последующего рассеивания через заводские трубы очищенного, но увлажненного газа, тем более охлажденного (снижается подъемная сила); в) происходит загрязнение отводимой из аппарата воды вредными для водоемов ПАВ.

Весьма эффективны комбинированные методы очистки от пыли.

Так, хорошие результаты дает очистка агломерационных газов в батарейных циклонах с последующей доочисткой в скрубберах Вентури, а также в электрофильтрах.

Улавливание туманов. С целью очистки воздуха и технологических газов, в т. ч. отходящих в атмосферу, от туманов, кислот, щелочей, масел и других жидкостей применяются волокнистые фильтры (рис. 4.14).

В пространстве между двумя цилиндрами 3, изготовленными из сеток, размещается волокнистый фильтрующий материал 4. Жидкость, оседающая на фильтрующем материале, стекает через гидрозатвор 6 в приемное устройство 7. Крепление к корпусу туманоуловителя 1 осуществляется фланцами 2 и 5.

В качестве материала фильтрующего элемента используется войлок, лавсан, полипропилен и другие материалы толщиной 5— 15 см. Эффективность туманоуловителей для размеров частиц менее 3 мкм может достигать 0,99.

Для улавливания кислотных туманов применяются также сухие электрофильтры.

Основные принципы выбора метода и аппаратуры очистки газовых выбросов от твердых частиц и аэрозолей. Выбор метода и оборудования, обеспечивающих необходимую степень очистки, зависит от большого числа параметров, среди которых основным является эффективность работы системы по отношению к преобладающим в газовом потоке частицам. Приведенная в табл. 4.3 информация позволяет провести первоначальную оценку возможностей различных пылеочистных устройств.

Таблица 4.3

Зависимость эффективности улавливания от фракционного состава твердых частиц и аэрозолей в газовом потоке для различных типов оборудования (А. В. Зайцев, 1999 г.)

На выбор оборудования и материалов для его изготовления оказывают влияние химические и физические свойства загрязнителей, а также их концентрация в очищаемом газе, поскольку при высоких ее значениях (выше 230 г/м3) обычно вводится стадия предварительной очистки. Необходимо принимать во внимание также температуру, давление, влажность газового потока, возможность остановки газоочистного оборудования для текущего ремонта и ряд других факторов.

Поскольку с развитием техники происходит постоянное изменение отдельных характеристик газоочистного оборудования, детальное сравнение различных устройств следует проводить по соответствующим каталогам. Однако основные принципы выбора наиболее широко используемого оборудования неизменны.

Так, циклоны обычно используются в тех случаях, когда пыль крупнодисперсная, ее концентрация превышает 2 г/м3 и не требуется высокой эффективности улавливания.

Скрубберы мокрого типа целесообразно использовать, если: мелкие частицы должны улавливаться с относительно высокой эффективностью, 2) желательно охлаждение газа, а повышение его влажности не служит препятствием, 3) газы представляют опасность в пожарном отношении и 4) необходимо улавливать как твердые, так и газообразные вещества.

Тканевые фильтры (рукавные) используются в тех случаях, когда необходима очень высокая эффективность улавливания, пыль представляет собой ценный продукт, который необходимо собрать в сухом виде, объемы очищаемых газов относительно невелики, температура относительно низка (лимитирует термостабильность материала ткани).

Электрофильтры применяют для улавливания мелких частиц, если: 1) необходима высокая эффективность, 2) обработке подлежат очень большие объемы газа и 3) необходимо утилизировать ценные продукты.

Очистка выбросов от токсичных газо- и парообразных примесей. С этой целью разработаны три основные группы методов очистки: 1) промывка выбросов жидкими поглотителями содержащейся в них примеси (абсорбционный метод); 2) поглощение газообразных примесей твердыми телами с ультрамикроскопи- ческой структурой (адсорбционный метод) и 3) обезвреживание примесей путем каталитического превращения в менее опасные вещества (каталитический метод).

Метод абсорбции состоит в том, что газовоздушная смесь разделяется на составные части путем поглощения одной или нескольких примесей соответствующим поглотителем (абсорбентом) с образованием раствора. Так, с целью удаления из выбросов таких газообразных веществ, как NH3, НС1 и др., можно применять в качестве поглотительной жидкости воду. Для улавливания ароматических углеводородов из коксового газа — вязкие масла.

Абсорбция может быть физической или химической, когда абсорбент и поглощаемый компонент не взаимодействуют или, напротив, взаимодействуют с образованием нового вещества. В последнем случае процесс называется хемосорбцией. Большинство реакций, сопровождающих хемосорбцию, являются экзотермическими (идут с выделением тепла) и обратимыми. Поэтому при последующем повышении температуры раствора образовавшееся химическое соединение разлагается с выделением исходных компонентов. Так, для очистки выбросов от диоксида серы применяется аммиачно-циклический метод. Он основан на способности NH3 и S02 в водных растворах образовывать нормальную и кислую соли (температура 30—35 °С):

S02 + 2NH3 + Н20              (NH4)2S03;

(NH4)2S03+ S02 + Н20              2NH4HS03.

По мере накопления в растворе гидросульфита аммония он может быть регенерирован нагреванием до 90—95 °С, в результате чего выделяется диоксид серы:

Раствор сульфита аммония затем вновь направляется на поглощение S02.

Метод позволяет получать 95 % -ный S02, являющийся сырьем для производства серной кислоты.

Технологически более простыми являются методы без регенерации сорбентов. Например, диоксид серы можно поглощать суспензией известняка СаС03. При этом протекают следующие реакции:

Образующийся сульфит кальция способен окисляться кислородом до сульфата кальция — гипса CaS04-2H20, являющегося ценным строительным материалом:

Подобная схема показана на рис. 4.15.

В установке предусмотрена циркуляция суспензии с периодическим отбором сульфата кальция. Для завершения процессов кристаллизации циркулирующую жидкость выдерживают в сборниках. Гипс отделяют на центрифугах или фильтрах.

Адсорбционный метод позволяет извлекать вредные компоненты из промышленных выбросов с помощью адсорбентов — твердых тел с ультрамикроскопической структурой, обеспечивающей им очень высокое значение удельной поверхности (десятки и сотни м2/г). К таким адсорбентам относятся, например, активный уголь и глинозем, силикагель, цеолиты и другие вещества.

Адсорбционные методы применяют для очистки газов с невысоким содержанием газообразных примесей. В отличие от абсорбционных методов они позволяют проводить очистку при повышенных температурах.

Рис. 4.15. Схема установки для абсорбции диоксида серы с получением гипса: 1 — абсорбер; 2,3 — сборники; 4 — центрифуга

Различают физическую и химическую адсорбцию (хемосорбцию). При физической адсорбции поглощаемые молекулы газов и паров удерживаются силами Ван-дер-Ваальса, при хемосорбции — химическими силами.

Адсорберы конструктивно выполняются в виде вертикальных или горизонтальных емкостей, заполненных адсорбентом, через который проходит очищаемый газ.

Активные угли характеризуются гидфобностью (плохой сор- бируемостью полярных веществ, к которым принадлежит и вода). Это свойство определяет широкое использование их в практике очистки отходящих газов разнообразной влажности.

Активные угли сильно адсорбируют органические вещества — многоатомные углеводороды и их производные, слабее — низшие спирты. Получают такие угли термической обработкой угля- сырца или древесной массы без доступа воздуха.

На рис. 4.16 приведена схема установки для удаления диоксида серы S02 из горячего (100-150 °С) топочного газа. Последний через теплообменник 2 (для подогрева воздуха, идущего в топку) подается в адсорбер 1. Адсорбент (активный уголь) после насыщения диоксидом серы направляется в десорбер 5, где при помощи нагревателя 3 поддерживается температура 300-600 °С. После регенерации адсорбент поступает в бункер 4, откуда вновь возвращается в адсорбер.

Рис. 4.16. Адсорбционная установка для удаления S02 из горячего топочного газа

Силикагели по своей химической природе представляют собой аморфные кремнеземы Si02-nH20. Служат для поглощения полярных веществ, в том числе паров воды и ряда органических соединений. Высокое сродство к парам воды обусловливает широкое использование силикагелей для осушки разнообразных газовых сред.

Алюмогель (активный оксид алюминия А1203-/гН20, где 0 lt; п lt; 0,6) получают прокаливанием различных гидроксидов алюминия. Используют, как и силикагели, для улавливания полярных органических соединений и осушки газов.

Цеолиты представляют собой алюмосиликаты, содержащие в своем составе оксиды щелочных и щелочно-земельных металлов и характеризующиеся регулярной структурой пор, размеры которых соизмеримы с размерами улавливаемых молекул, что определило и другое их название — «молекулярные сита». Поглощение веществ происходит в адсорбционных полостях цеолитов, соединяющихся друг с другом входными окнами строго определенных размеров. Проникать через окна могут лишь те молекулы, диаметр которых меньше диаметра входного окна.

Цеолиты различных марок получают синтетическим путем или добывают при разработке природных месторождений. Одни цео- чнты могут адсорбировать сероводород, сероуглерод, аммиак, низшие диеновые и ацетиленовые углеводороды, этан, этилен, пропилен, другие — органические сернистые, азотистые и кислородные соединения, третьи — спирты нормального строения.

Процесс очистки выбросных газов — циклический при пониженных температурах, с периодической регенерацией насыщенных адсорбентов при нагревании до 100-400 °С.

Адсорбционные методы широко применяются при производстве, хранении и использовании летучих растворителей, потери которых с выбросными газами достигают 800—900 тыс. т/год. Улавливание паров растворителей возможно любыми адсорбентами. Однако активные угли, являющиеся гидрофобными сорбентами, наиболее предпочтительны для решения этой задачи: при относительной влажности очищаемых газов до 50 % влага практически не влияет на сорбируемость паров органических растворителей.

Хемосорбционная очистка отходящих газов может быть организована на основе различных твердых веществ, способных вступать в химическое взаимодействие с удаляемыми компонентами. Например, для улавливания диоксида серы из дымовых газов ТЭС в их топки вдувают тонкоразмолотые известняк СаС03 или доломит CaC03-MgC03. Карбонаты вначале разлагаются:

затем образуется сульфит кальция:

                            2              ~ 3'

который частично или полностью переходит в сульфат:

Пылевидные частицы сульфата вместе с летучей золой улавливаются в соответствующих аппаратах и направляются на зо- лоотвалы. Подобный метод очистки не предусматривает ни утилизации улавливаемого компонента (S02), ни регенерации адсорбента (СаС03). Его достоинство — в простоте технологической схемы.

Суть каталитической газоочистки заключается в конверсии (превращении) токсичных примесей в другие продукты (мало- или нетоксичные) в присутствии катализаторов. При этом различают гомогенный и гетерогенный катализ. В случае гомогенного катализа катализатор и реагирующие вещества образуют одну фазу (газ или раствор). В случае гетерогенного катализа катализатор находится в системе в виде самостоятельной фазы.

Примером гомогенного катализа может служить жидкофазное окисление диоксида серы в присутствии ионов Fe2+ и Мп2+. В насадочный абсорбер, орошаемый водным раствором солей железа и марганца, подается дымовой газ от теплоэнергетической установки. Орошающий раствор поглощает из газа S02 и кислород воздуха, взаимодействие между которыми включает ряд стадий:

При этом образуется 20 %-ная серная кислота, содержащая соли железа и марганца. Она может быть использована в сельском хозяйстве как мелиорант солонцов содового засоления.

Выбросные газы, содержащие примеси S02, можно окислять и на твердофазных катализаторах (оксидах ванадия, железа, хрома), предварительно подогрев газы до 400-650 °С (в зависимости от катализатора):

Триоксид серы затем энергично поглощается водой с образованием серной кислоты.

Каталитическая очистка промышленных выбросов применяется для обезвреживания широкого спектра токсичных ингредиентов: оксидов азота, монооксида углерода, паров органических веществ, включая сероорганические соединения (сероуглерод, тиофены, меркаптаны, дисульфиды). В качестве гетерогенных катализаторов используются металлы платиновой группы (палладий, рутений, платина, родий) или более дешевые, но менее эффективные составы, включающие никель, хром, цинк, кобальт,

марганец, церий и другие элементы. С целью увеличения поверхности контакта их наносят на пористые или непористые материалы: металлические ленты или сетки, керамические соты или решетки, оксид алюминия, силикагель; изготавливают в виде гранул, зерен, таблеток различной формы.

На рис. 4.17 приведена схема промышленной установки очистки газов от вредных примесей с использованием гетерогенного катализатора (Н. И. Иванов, И. М. Фадина, 2002 г.). Установка предусматривает возможность подогрева очищаемых газов до температуры, оптимальной для осуществления каталитической реакции, а также утилизации тепла выходящих из реактора 3 горячих газов перед их отводом в атмосферу.

Термическое обезвреживание или высокотемпературное дожигание применяют для легкоокисляемых токсичных, а также дурно пахнущих примесей. Его преимуществами являются относительная простота аппаратурного оформления и универсальность использования, так как на работу термических нейтрализаторов мало влияет состав обрабатываемых газов. Подобные способы широко используют в лакокрасочных производствах, процессах получения многих видов химической, электротехнической и электронной продукции, в пищевой индустрии, при обезвреживании и окраске деталей и изделий. Они применимы для обезвреживания практически любых паров и газов, продукты сжига-

ния которых менее токсичны, чем исходные вещества. В случае органических веществ продуктами сжигания являются водяные пары и диоксид углерода.

Прямое сжигание используют в тех случаях, когда концентрация горючих веществ входит в пределы их воспламенения (например, температура самовоспламенения ацетона — 538 °С, метанола — 472 °С, а фенола — 715 °С. Процесс проводят в обычных или усовершенствованных топочных устройствах, в промышленных печах и топках капельных агрегатов, а также в открытых факелах.

Столь простые технологические схемы составляют большинство, хотя существуют исключения. Они касаются, в частности, обезвреживания так называемых стойких органических загрязнителей, к которым относятся и полихлордифенилы (ПХБ). Все они попадают под юрисдикцию Стокгольмской конвенции по стойким органическим загрязнителям биосферы (май, 2004 г.) и должны быть обезврежены. Высокая химическая и термическая стойкость ПХБ, обусловливающая ценные потребительские свойства их при изготовлении и эксплуатации электротехнического оборудования, становится затем препятствующим фактором при организации термической детоксикации. В процессе горения хлорорганических соединений возможно образование хлорово- дорода НС1, хлора С12, фосгена СОС12 и диоксина — веществ весьма токсичных. Поэтому процедура обезвреживания ПХБ — сложная, многоступенчатая и дорогостоящая (рис. 4.18).

Пары ПХБ поступают в реактор 1, в котором подвергаются термоокислительной деструкции при температуре ~ 1250 °С. Время пребывания обезвреживаемых газов в реакторе должно быть не менее 2 с. В этих условиях предотвращается образование фосгена, а весь хлор практически переходит в НС1. Для предотвращения промежуточного синтеза диоксинов предусмотрена химическая сорбция НС1 и остаточного хлора, ранее образовавшихся в ходе термического дехлорирования ПХБ. Подобная хемосорбция осуществляется в аппарате 2, куда подаются щелочные реагенты. Кроме того, необходимо быстро пройти температурный коридор 300-340 °С газами, покидающими реактор (именно указанный коридор оптимален для синтеза диоксинов). С этой целью в распыливающий скруббер 3 подается вода, и газы быстро охлаждаются до 250-300 °С. Очищенные от мелкодисперсных частиц хлорида натрия, они выбрасываются в атмосферу. Выбросные газы содержат диоксид углерода, водяные пары, азот и кислород.

Рис. 4.18. Принципиальная технологическая схема термического обезвреживания выбросов, содержащих ПХБ:

1 — термический реактор; 2 — полый абсорбер хемосорбции НС] и С12;

3 — полый скруббер для охлаждения дымовых газов;

4 — рукавный фильтр; 5 — дымосос; 6 — дымовая труба

Биологические (биохимические) методы очистки основаны на способности микроорганизмов разрушать практически любые соединения как природного, так и искусственного происхождения. При фильтрации загрязненных дымовых газов через носитель биомассы, предварительно пропитанный на воздухе питательным раствором для развития микроорганизмов, улавливаются газообразные органические вещества. Последние далее разлагаются под воздействием ферментов (катализаторов природного происхождения), вырабатываемых микроорганизмами. Частично эти вещества расходуются на прирост биомассы, а частично окисляются до С02 и Н20; выделяющаяся при этом энергия обеспечивает жизнедеятельность микроорганизмов.

Важнейшими элементами питания и последующего развития микроорганизмов служат кислород, водород, углерод, азот, сера, фосфор, кальций, магний, калий и железо. В процессе газоочистки часть этих элементов микроорганизмы получают, потребляя органические компоненты фильтруемого (очищаемого) газа, другую часть — из питательного раствора, смачивающего носители биомассы. Например, в случае очистки выбросных газов от фенола, формальдегида и фурилового спирта питательный раствор содержит нитрат аммония NH4N03, дигидрофосфат калия КН2Р04, сульфат магния MgS04, хлориды кальция СаС12 и железа FeCl3, а также лигносульфонаты.

Биофильтр представляет собой аппарат высотой 3,5 м, в поперечном сечении — квадрат со стороной 2 м (рис. 4.19). Производительность по очищаемому газу — 10000-14000 м[I]/ч. Максимальная концентрация токсичных веществ на входе — до г/м3. Основой биофильтра является специально полученная для конкретных условий культура микроорганизмов.

Рис. 4.19. Схема биофильтра:

1 — носители биомассы; 2 - питательный раствор; 3 - насос;

4 — решетка