Содержание к диссертации
Введение
Глава 1. Обзор и анализ современного состояния промышленных газовых выбросов и перспектив интенсификации абсорбционной очистки газов 12
1.1 Современное состояние проблемы выбросов 12
1.2 Современное состояние проблемы выбросов в Замбии 14
1.3 Анализ перспективных решений интенсификации абсорбционной очистки газовых выбросов 22
1.4 Структурная схема, алгоритм задачи и результатов исследований... 37
Глава 2. Разработка возможных направлений проведения абсорбционной очистки газов в аппарате распылительного типа и методы исследований решаемой проблемы 40
2.1 Разработка принципиального решения высокоэффективной установки абсорбционной очистки газов в аппарате распылительного типа 40
2.2 Выбор и характеристики компонентов установки очистки отходящих газов 43
3.2 Исследование работы аппарата распылительного типа при изменении параметров эксплуатации установки абсорбционной очистки газов 70
3.2.1 Анализ исследований каплеулавливающей способности цепной завесы 70
3.2.2 Анализ исследований поглощения С02 каплями воды 70
3.2.3 Анализ результатов хемосорбционной очистки от S02 72
3.3 Экспериментальное определение коэффициентов критериального уравнения для расчета массопередачи в процессе абсорбционной очистки газовых выбросов в аппарате распылительного типа 76
Глава 4. Разработка рекомендаций по использованию результатов в реальном секторе экономики 92
4.1 Разработка рекомендаций и предложений по использованию результатов проведенной в реальном секторе экономики 92
4.1.1 Установки очистки газов тепловых электростанций 96
4.1.2 Установки термохимической переработки отходов 98
4.1.3 Производство цемента, извести 101
4.1.4 Очистка газов в пивоваренной промышленности 104
4.1.5 Биохимическая очистка газов 106
4.1.6 Очистка газовых выбросов сахарного производства 112
4.2 Технико-экономическая оценка социальной и экологической эффективности рекомендуемых решений 113
Основные результаты и выводы 120
Список использованных источников 122
Приложения .
- Современное состояние проблемы выбросов в Замбии
- Выбор и характеристики компонентов установки очистки отходящих газов
- Экспериментальное определение коэффициентов критериального уравнения для расчета массопередачи в процессе абсорбционной очистки газовых выбросов в аппарате распылительного типа
- Производство цемента, извести
Введение к работе
Актуальность работы. Защита атмосферного воздуха от загрязнений промышленными и аспирационными выбросами является одной из важнейших проблем современности. Актуальна эта проблема и для Российской Федерации, и для Замбии.
В настоящее время достаточно широко распространены для очистки газовых выбросов от твердых и газообразных загрязняющих веществ аппараты распылительного типа, в которых реализуется принцип взаимодействия газового потока с каплями жидкости. Одними из представителей прямоточного исполнения аппаратов распылительного типа являются скрубберы Вентури. На сегодняшний день аппараты этого типа являются наиболее эффективными и востребованными для целей пылеулавливания. Принцип действия этих аппаратов основан на интенсивном дроблении газовым потоком, движущимся с высокой скоростью (порядка 60…150 м/с), орошающей его жидкости. Осаждению частиц пыли на каплях орошающей жидкости способствуют турбулентность газового потока и высокие относительные скорости между улавливаемыми частицами пыли и каплями. Аппараты Вентури, обладая неоспоримыми преимуществами, такими как: низкие капитальные затраты при строительстве (без систем очистки и возврата воды), высокая степень очистки газов от высокодисперсных частиц пыли (до 0,1 мкм), возможность очистки высокотемпературных газов и улавливания химических соединений, простота конструкции, широко распространены в промышленности, и, по оценке отечественных и зарубежных исследователей, этот уровень должен сохраниться и в прогнозируемом будущем.
Однако, несмотря на существенные преимущества, применение данных аппаратов для абсорбционной очистки газов связано с определенными недостатками, основные из которых: низкие коэффициенты массопе-редачи, низкая удельная производительность единицы объема аппарата, высокие энергетические затраты для создания необходимых гидродинамических режимов.
Данные недостатки препятствуют более широкому применению скрубберов Вентури и эжекторных скрубберов в системах комплексной очистки газов. Представленная работа направлена на решение проблемы одновременного удаления твердых и газообразных вредных веществ в одном аппарате.
Отдельные результаты работы были получены в рамках ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007 – 2013 годы», проект «Проведение проблемно-ориентированных поисковых исследований в области создания эффективных установок высокотемпературной очистки дымовых газов тепловых электростанций при использовании в качестве топлива про-
дуктов переработки отходов» (гос. контракт № 16.516.11.6129), ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009 – 2013 гг.», проект «Мониторинг и прогнозирование состояния окружающей среды в местах переработки сельскохозяйственного сырья, предотвращение и ликвидация ее загрязнения за счет комплексной переработки отходов промышленного производства» (гос. контракт № 14. В37.21.2098).
Цель работы – теоретическое и экспериментальное исследование механизма и кинетики процесса очистки газов и разработка высокоэффективных энергосберегающих аппаратов распылительного типа для минимизации антропогенного воздействия газовых выбросов предприятий на окружающую среду.
Задачи исследований:
исследование гидродинамических условий интенсификации процесса очистки отходящих газов;
разработка оригинальных конструкций аппаратов распылительного типа на основе полученных данных;
разработка математической модели процесса абсорбции вредных газов в аппарате распылительного типа;
оценка технико-экономических показателей.
Научная новизна работы состоит в следующем:
разработан и экспериментально подтвержден способ одновременного удаления твердых и газообразных вредных веществ в аппарате распылительного типа;
экспериментально определены коэффициенты критериального уравнения для расчета массоотдачи в процессе абсорбционной очистки газовых выбросов в аппарате распылительного типа;
для расчета потерь энергии в аппарате распылительного типа определен вид функции и эмпирические коэффициенты, учитывающие реальную аэрогидродинамическую обстановку;
установлено, что на выходе из диффузора наблюдается эффект укрупнения медианного диаметра капель по сравнению с медианным диаметром капель в горловине трубы Вентури.
Практическая ценность диссертации.
На основе предложенных моделей и экспериментальных исследований разработаны технологические и конструктивные решения энергосберегающих аппаратов распылительного типа, обеспечивающие высокоэффективную комплексную мокрую очистку газов (Пат. РФ № 2548092).
Полученные данные по распределению размер капель позволили предложить конструкцию аппарата с удлиненной горловиной.
Установлено, что применение цепного контактного устройства повышает эффективность очистки в аппаратах распылительного типа от
токсичных соединений на 15…20%, каплеулавлевания на 5…10%, при этом гидравлическое сопротивление остается на том же уровне либо уменьшается на 5…10%.
Предложенные в работе технические решения апробированы и частично внедрены в компаниях: National Breweries Plc, (г. Китве, Замбия), Dizzy Mining LimitedЮ, (г. Китве, Замбия) и ЗАО «Нурлатский сахар», (г. Нурлат, Татарстан).
Предложенная схема очистки отходящих газов при термохимической переработке отходов с применением эжекторных скрубберов внедрены и используются в ООО НПП «АГК-ТК» (г. Воронеж).
Результаты работы систематически используются в учебном процессе в Воронежском государственном университете инженерных технологий, Коппербелтском университете (Copperbelt University, Замбия) при изучении дисциплин «Процессы и аппараты защиты окружающей среды», «Environmental engineering».
Апробация работы. Основные положения и результаты работы докладывались и обсуждались на четырёх всероссийских и трех международных конференциях.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано 18 работ, в том числе 3 статьи в изданиях, рекомендованных ВАК РФ, и получен 1 патент РФ.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, списка использованных источников из 145 наименований, в том числе 57 на иностранных языках, и приложений. Работа изложена на 184 страницах и содержит 49 рисунков и 19 таблиц.
Современное состояние проблемы выбросов в Замбии
Люди, проживающие на севере, юге и востоке от шахты Нкана в городе Китве уже не могут выращивать овощи в своих садах. Накопление тяжелых металлов в почве, а также накопление S02 на листьях вызывают некроз растений (План управления окружающей средой 2010 г). Токсикологические данные, собранные по всему миру, показывают, что человеческие жертвы могут возникнуть в результате кратковременного воздействия на атмосферный воздух S02 уровнем свыше 1000 мкг/м3. Сокращение выбросов S02 в атмосферу (которые в настоящее время достигают от 300 000 до 700 000 тонн / год) при выплавке меди в Замбии является приоритетным вопросом для правительства Замбии. Выбросы диоксида серы превышают предел, установленный Всемирной организацией здравоохранения (125 000 тонн / год), в несколько раз. В Замбии следует применять доступные технологии, чтобы помочь шахтам в минимизации загрязнения воздуха до приемлемого уровня, такие, как скрубберы, электрофильтры и циклоны для удаления твердых частиц. На рисунке 1.2.2 представлено количество выбросов оксида серы в странах южной Африки [6]. страны Африки, расположенных к югу от Сахары
ЗАО «Замбийская Пивоваренная компания» (Zambian Breweries Ріс) является лидером в индустрии напитков в Замбии и находится в столице в городе Лусаке. Как и любая другая отрасль с большим объемом производства, данная промышленная деятельность оказывает отрицательное влияние на окружающую среду, что в отсутствие контроля может привести к весьма неблагоприятным последствиям. Экологические проблемы, связанные с эксплуатацией пивоваренных заводов, прежде всего включают в себя следующие аспекты: потребление энергии, расход воды, сточные воды, твердые отходы и побочные продукты и выбросы в атмосферу [9].
Пивоваренные процессы требуют много энергии для отопления и охлаждения, а кроме того, большое количество воды. Снижение температуры обеспечивается системой центрального охлаждения на основе аммиака, в которой циркулируют аммиак и вторичная жидкость (например, охлажденная вода, рассол или гликоль) и подаются к точкам, где требуется охлаждение [10].
Современная технология производства пива в Замбийской пивоваренной компании включает в себя несколько этапов. Предназначенное для пивоварения зерновое сырьё проходит предварительную обработку и превращается в пивоваренный солод. В начале непосредственного приготовления пива готовится раствор и, при смешивании его с водой получается кашица, которая имеет сладковатый вкус из-за растворённых в ней Сахаров солода. Полученный раствор перекачивается в фильтр — чан, где происходит его разделение на неохмелённое пивное сусло и дробину — нерастворимые остатки раствора, остающиеся в процессе фильтрации.
Сусло варится 1 - 2 часа с добавлением хмеля и других необходимых ингредиентов. В это же время коагулируют и выпадают в осадок белковые вещества, а также выпариваются некоторые ароматические компоненты, неблагоприятно влияющие на вкус пива. Сусло перекачивают в вихревую ванну для отделения нерастворимых остатков ячменя и хмеля, а затем в бродильный резервуар. В течение этого процесса оно охлаждается и насыщается кислородом, необходимым для размножения дрожжей.
Под воздействием добавленных в сусло дрожжей происходит брожение, при котором простейшие сахара, содержащиеся в сусле, превращаются в спирт и углекислый газ. В Замбийской пивоваренной компании брожение происходит в течение 6 дней при температуре 14 С. Через 10 - 12 дней свежее пиво охлаждают до -2 С. Затем его фильтрируют от остатков дрожжей с использованием намывных кизельгуровых фильтров.
Пивоваренные процессы обычно снабжаются теплом от пара котельной. Котельная ЗАО «Замбийская Пивоварня» г. Лусака (рис. 1.2.3) состоит из трех паровых котлов. Котел 1 работает единолично и имеет больший объем, в то время как котлы 2 и 3 работают одновременно и имеют меньший объем.
Паровые котлы, установленные в ЗАО «Замбийская Пивоварня», относятся к типу водотрубных паровых котлов. Водотрубный котел показан на рисунке 1.2.3 является одним из видов котлов, в котором вода циркулирует по трубам и нагревается за счет огня. Уголь, который первоначально замачивают, чтобы сократить количество дыма при горении, сжигается внутри печи, создавая горячий газ, который нагревает воду в кипятильных трубах. Затем нагретая вода поднимается в паровой барабан. Топливо (уголь) поступает в печь через винтовой лифт. Воздух вдувают в печь при помощи двух центробежных вентиляторов, расположенных на обоих концах котла. Температура, давление, и другие параметры регулируются на автоматизированной панели управления. После сжигания воздух и дым покидают печь и выходят в атмосферу через циклон при температуре 190 - 195 С и при среднем давлении 874 кПа. В таблице 1.2.2 представлено количество выбросов дымовых труб за июль 2012 г.
Выбор и характеристики компонентов установки очистки отходящих газов
Однако по конструктивным соображениям довольно часто приходится отказываться от строгого выполнения трубы-распылителя в виде трубы Вентури, а в некоторых случаях ее конструкция практически ничем не напоминает трубу Вентури. Для проведения сравнительных испытаний используются различные варианты исполнений трубы Вентури (рис. 2.2.2). Фланцевая конструкция способствует быстрой замены сопло в сборе в эжекционном скруббере.
Эффективность технологических процессов, реализуемых при распыливании жидкости, зависит от правильного выбора распыливающего устройства, который зависит от конкретного технологического процесса и аппарата, в котором этот процесс реализуется [13-15]. Рисунок 2.2.2. Вариант исполнения камеры 1 - фланец, 2 - труба с удлиненной горловиной
Во всех случаях, когда это возможно следует отдавать предпочтение гидравлическим форсункам, как самым экономичным, простым и надежным [56, 57].
По принципу работы гидравлические форсунки можно разделить на шесть основных классов: струйные, центробежные, центробежно - струйные, ударно - струйные, с соударением струй и комбинированные [56].
Из всего многообразия механических форсунок в распыливающих абсорберах обычно используют типы, обеспечивающие надежную работу при распылении загрязненных жидкостей. Такие форсунки дают более грубый распыл, но отсутствие узких каналов и щелей, характерных для форсунок тонкого распыла, обеспечивающих их работу без забивания твердыми включениями. В этих случаях наиболее предпочтительнее центробежные форсунки (см. рис. 2.2.3) [57].
Распыление происходит под действием центробежной силы, в отличие от форсунок других типов, жидкость, протекающая через центробежную форсунку, приобретает в ней количество движения относительно оси сопла [15, 58]. При этом форсунка должна придать распыливаемой жидкости заданный корневой угол факела и обеспечить требуемый расход жидкости при выбранном давлении подачи.
При распылении жидкости форсунками получается полидисперсный распыл, состоящий из капель различного диаметра. Распределение капель по диаметру имеет вероятностный характер и описывается кривой распределения, которая строится по опытным данным. Для практических целей обычно пользуются средним объемно-поверхностным диаметром [15].
В качестве контактного и каплеулавливающего устройства при проведении экспериментов были использованы цепные завесы с различными размерами звена цепи (рис. 2.2.3).
Цепная завеса крепилась на трубке Вентури с помощью поддерживающего бандажа (рис. 2.2.4-2.2.5).
Капли жидкости, попадая на контактно-каплеулавливающее устройство, осаждаются на цепях и стекают по ним в виде пленки. Газ, поступая в каплеулавливающее устройство, проходит дополнительную очистку за счет взаимодействия с пленкой жидкости на цепях. Далее под действием гравитационных сил происходит осаждение жидкости в днище аппарата. Для расчета гидравлического сопротивления цепного каплеулавливающего слоя необходимо определение эквивалентного диаметра каналов такого слоя d3 и диаметре элемента (звена цепи) d3. Расчет значений dэ и dз приведен в табл. 2.2.1. Цепь с размером звена 6,5x3,8 мм.
Для измерения температуры газа в выбранном сечении газохода использовали спиртовой технический термометр (с шейкой длиной не менее -100 мм), с соответственно подобранной измерительной шкалой.
Шейки термометра вставляли до упора в отверстие резиновой пробки, подобранной под отверстие в штуцере, приваренном к газоходу [60]. Измерение статического давления (разрежения) в газоходе
Для измерения статического давления (разрежения) в заданном сечении газохода пригодны манометры, например U-образный стеклянный манометр, или микроманометры различного типа. Стеклянные манометры заполняют водой или спиртом при давлениях (разряжениях) в газоходе до 400 мм вод. ст. [60, 61].
При подготовке к измерениям манометр подсоединяют с помощью резиновых шлангов к металлической трубке диаметром 5-8 мм, вставленной на резиновой пробке в патрубок, присоединенный к стенке газохода.
В прямом газоходе диаметром до 1,5 м распределение статического давления по сечению газохода равномерное, и измерение проводят в одной точке у его стенки. При диаметре газохода D свыше 1,5 м или при наличии изгибов газохода на расстоянии от измерительного сечения менее 3D целесообразно приваривать четыре патрубка, которые соединяют с манометром коллекторной трубкой.
Срез трубок, служащих для измерения статического давления внутри газохода, должен располагаться параллельно газовому потоку.
В качестве линий, соединяющих трубку с микроманометром, могут быть использованы резиновые трубки внутренним диаметром не менее 4 мм. При длине трубки свыше 15 м диаметр ее должен быть увеличен. При проведении длительных измерений соединительный шланг следует проложить с уклоном 1:10 в сторону газохода для слива в него конденсата. Уровень жидкости в манометре отсчитывают по нижнему краю мениска в случае воды или спирта и по верхнему краю в случае ртути. Определение химического состава газа Состав газов определяется объемными долями его компонентов, содержание которых находят либо при помощи газоанализаторов, либо расчетным путем, исходя из баланса веществ [62, 63].
Экспериментальное определение коэффициентов критериального уравнения для расчета массопередачи в процессе абсорбционной очистки газовых выбросов в аппарате распылительного типа
Мерой интенсивности осаждения частиц из турбулентного потока газа на контактном устройстве (насадке - цепной завесы) является скорость частиц из турбулентного потока, под которой подразумевается количество частиц (массовое или счетное), осаждающихся из аэрозольного потока на 1 см2 поверхности цепной завесы за 1 с, отнесенное к единице массы частиц [117, 118]: Vti = jwl ст, (3.4.1) где jw - удельный поток частиц к цепной завесе, шт./см; ст - средняя по поперечному сечению концентрация частиц, шт./см2 с.
В теоретических исследованиях процесса турбулентного осаждения аэрозолей часто используется безразмерный эквивалент скорости осаждения, представляющий собой отношение абсолютной скорости осаждения частиц к динамической скорости газа [118, 119]: Уй+=уй/и„ (3.4.2) здесь и„ =итл где ит - скорость течения; X - коэффициент сопротивления трения. Первая из указанных форм движения [118] - турбулентная диффузия частиц - не может обеспечить наблюдаемых в экспериментах высоких значений скорости турбулентного осаждения частиц, но, как показали предыдущих исследователей [116-121], назначением является лишь подвод аэрозольных частиц в пристеночную область потока.
В этих условиях особый интерес представляет анализ турбулентной миграции частиц к стенкам поровых каналов насадки, который позволяет считать этот механизм при осаждении капель жидкости на цепной завесе не менее важным, чем другие механизмы. Турбулентная миграция частиц в противоположность турбулентной диффузии, обладает высокой интенсивностью именно в пристеночной области [77, 78]. Скорость турбулентной миграции у самой стенки обычно имеет конечное значение, а не равна нулю, как коэффициент турбулентной диффузии частиц. Поэтому, количественная оценка эффективности осаждения частиц в результате турбулентной миграции Этм. и определение предпочтительной области использования этого механизма представляют практический интерес для дальнейшего изучения.
Следуя Е. П. Медникову [118, 119], целесообразно рассмотреть участок порового капиллярного канала (модель Гагена - Пуазейля) длиной dx, периметром Р, площадью поперечного сечения S, средней по данному поперечному сечению массовой концентрацией дисперсной фазы zx, скоростью турбулентного осаждения wti, удельным потоком частиц к стенке jw = ti zx и средней по сечению скоростью потока wm.
Устанавливаемый уравнением (3.4.8) экспоненциальный характер изменения Этм справедлив только для монодисперсных аэрозолей [79, 118], так как расчетное определение wti связано с использованием продолжительности релаксации тр, зависящей от размера и плотности частиц. Поэтому в случае полидисперсных аэрозолей (п-ой фракции) конечную массовую концентрацию (после цепного слоя) zK рекомендуется рассчитывать пофракционно и находят по формуле
С увеличением wm, тпреб уменьшается. Однако, в отличие от осаждения аэрозолей из ламинарного потока, это не только не уменьшает, но, наоборот, существенно увеличивает эффективность осаждения аэрозолей, так как wti возрастает пропорционально w , что более чем компенсирует снижение тпреб.
В табл. 3.4.1 - 3.4.4 приведена выполненная нами расчетная оценка влияния турбулентной миграции капель на эффективность очистки с использованием трубки с удлиненной горловиной и трубки Вентури при одно и двухслойной контактной цепной завесе. ГДЄ W - динамическая скорость; юЕ - частота энергоемких низкочастотных пульсаций; (тр)+ - безразмерная продолжительность релаксации; wti - безразмерная скорость турбулентного осаждения частиц; wti - скорость осаждения частиц за счет турбулентной миграции; X -коэффициент сопротивления трению. Формулы (3.4.10) - (3.4.18) определяют порядок расчета значений Этм,а табл. 3.4.1 - 3.4.4 содержат конкретные примеры такого расчета.
Данные приведенные в таблицах показывают, что наибольшее влияние на эффективность турбулентной миграции оказалось при использовании трубки с удлиненной горловиной, вследствие более высокой скорости движения газового потока. Кроме того, показано, что увеличение слоев цепной завесы приводит к увеличению эффективности улавливания, но при этом увеличивается и гидравлическое сопротивление.
Общая эффективность улавливания в цепном слое ЭЕ должна быть больше любой парциальной эффективности, но меньше, чем их сумма. Лучшее приближение достигается при допущении, что частицы, не уловленные в результате осаждения одним из механизмов, осаждаются под действием других механизмов.
Производство цемента, извести
Лакокрасочные материалы составляют довольно широкий круг материалов, используемых в практике: эмали, растворители, грунтовки. Самую большую опасность для окружающей среды представляют растворители. Газовые выбросы производства растворителей представляют собой смесь разнообразного качественного и количественного состава в зависимости от марочного ассортимента и целевого назначения выпускаемого продукта. Получение растворителей общего назначения сопровождается выбросом в атмосферу винилацетата, метанола, ксилола, уайт-спирита, метилацетата, ацетальдегида и др.
Для очистки вентиляционных выбросов от органических соединений применяются следующие методы: адсорбционный, абсорбционный, высокотемпертурное дожигание, каталитическое окисление, метод конденсации.
Адсорбционная очистка газа характеризуется высокими капитальными и эксплуатационными затратами, поэтому при концентрации твердых летучих компонентов (растворителей) в выбросах предприятия выше 1 - 2 г/м3 применение этого метода считается экономически нецелесообразным. Применение абсорбционного метода требует решения таких проблем, как размещение самого абсорбента, загрузка сорбентами с химическими добавками, а также проблемы удаления отработанных сорбентов из абсорбера, способных вызвать вторичное загрязнение окружающей среды.
Высокотемпературное дожигание - распространенный способ, применение которого требует, чтобы состав очищаемых газов был относительно постоянен, а концентрация примесей превышала пределы воспламеняемости. Каталитическое окисление применяется в случаях, когда концентрации вредных веществ в газах достаточно низки. Существенным недостатком этого метода является возможность образования новых токсичных соединений. Метод конденсации применяется в случаях, когда примеси имеют низкое давление пара при умеренных температурах. Недостатком этого метода является значительные энергозатраты. В настоящее время широкое распространение получили биохимические методы очистки воздуха. Разработанный на кафедре МАХП ФГБОУ ВО «ВГУИТ» биоскруббер отличается универсальностью, что делает возможным его применение для очистки вентиляционных выбросов самых различных производств, а также для детоксикации цианидов, фенолов и других органических соединений [138, 139].
Разработанная установка предназначена для использования на крупных и средних производствах, малогабаритна, работает при комнатной температуре и не требуют больших затрат на изготовление и эксплуатацию.
Выбросы загрязненного воздуха через патрубок попадают в рабочую зону биофильтра и увлажняются посредством контакта с разбрызгиваемым в объеме рабочей зоны и стекающим по отбойному листу питательным раствором. Поток загрязненного воздуха проходит последовательно ярусы носителей биомассы, орошаемые питательным раствором из форсунок. В качестве загрузки - носителя биомассы используются цепные подвесы. Загрузка характеризуется высокой удельной поверхностью, пористостью, низким гидравлическим сопротивлением. На поверхности носителя происходит биодеструкция органических соединений. Эффективность очистки составляет 75 - 90 %. (табл. 5.1.4.1.1).
Из рабочей зоны очищенный воздух через каплеуловитель поступает в выходной патрубок, который присоединяется к воздуховоду выброса очищенного воздуха в атмосферу.
Питательный раствор, стекая по отбойному листу, попадает в емкость с питательным раствором. Из накопительного бака через сетчатый фильтр, предотвращающий попадание крупных конгломератов биомассы, питательный раствор электронасосным агрегатом подается в форсунки системы увлажнения.
При необходимости, загрязненный воздух подогревается насыщенным водяным паром или в электрокалориферах.
Экологически чистые и эффективные методы биологической очистки отходящих газов от соединений азота являются одной из новых проблем и требуют инновационных подходов. За рубежом методы биологической нитри-денитрификации (НДФ) находят всё более широкое применение. Известно много оригинальных технических решений, как в области конструктивного оформления процесса, так и в технологии. Однако, потенциальные возможности совершенствования процесса использованы ещё далеко не полностью.
Нитрификация — процесс окисления кислородом воздуха аммонийного азота до нитритов и нитратов, осуществляемый нитрифицирующими микроорганизмами. На первой стадии процесса нитрификации аммоний окисляется до нитритов, на второй стадии нитриты окисляются до нитратов. Первую стадию осуществляют бактерии pp. Nitrosomonas, Nitrococcus, Nitrosospira, Nitrosolobus, Nitrosovibrio. Вторую -бактерии pp. Nitrobacter, Nitrococcus, Nitrosospira.
Исследования проводили на экспериментальной установке, включающей пленочный фильтр - биореактор, систему увлажнения, сборные емкости, нагреватели, тягодутьевые устройства. В качестве загрузки используются спутанные нити (отходы полипропиленовой мешкотары) при удельной нагрузке 50-200 м3м2/ч [140] .
Установлено, что оба вида микроорганизмов очень чувствительны к температуре. Определена оптимальная температура - 28 С. При входной концентрации аммиака 5 - 15 мг/м3 эффективность удаления составила 70 - 80 %. В течение эксперимента промывные воды были проанализированы на нитраты, нитриты, ионы аммония и рН. Было выявлено, что нитрификация в биофильтре может ухудшаться вследствие подавления бактерий рода Nitrobacter, когда концентрация свободного аммиака в промывной воде возрастает. Для процесса нитрификации оптимальная величина рН составляет 7—9; возможна нитрификация и при рН — 6—7; при рН ниже 6 или выше 9 процесс затормаживается.