Промислові підприємства перетворюють майже всі компоненти природи (повітря, воду, грунт, рослинний і тваринний світ). У біосферу (атмосфера, водойми і грунт) викидаються тверді промислові відходи, небезпечні стічні води, гази, аерозолі, що прискорює руйнування будівельних матеріалів, гумових, металевих, тканинних і інших виробів і може стати причиною загибелі рослин і тварин. Найбільший же збиток ці складні за хімічним складом речовини завдають здоров'ю населення.
Очищення повітря від шкідливих викидів підприємств
Зважена в повітрі пил адсорбує отруйні гази, утворює щільний, токсичний туман (зміг), який збільшує кількість опадів. Насичені сірчистими, азотистими і іншими речовинами, ці опади утворюють агресивні кислоти. З цієї причини швидкість корозійного руйнування машин і устаткування у багато разів збільшується.
Захист атмосфери від шкідливих викидів досягається раціональним розміщенням джерел шкідливих викидів по відношенню до населених зон; розсіюванням шкідливих речовин в атмосфері для зниження концентрацій в її приземному шарі, видаленням шкідливих виділень від джерела освіти за допомогою місцевої або загальнообмінної витяжної вентиляції; застосуванням засобів очищення повітря від шкідливих речовин.
Раціональне розміщення передбачає максимально можливе видалення промислових об'єктів - забруднювачів повітря від населених зон, створення навколо них санітарно-захисних зон; облік рельєфу місцевості і переважаючого напрямку вітру при розміщенні джерел забруднень і житлових зон по відношенню один до одного.
Для видалення шкідливих газових домішок використовуються пиловловлювачі сухого і мокрого типу.
До пиловловлювачами сухого типу відносяться циклони різних видів - поодинокі, групові, батарейні (рис. 1). Циклони при змінюють при концентраціях пилу на вході до 400 г / м3, при температурах газів до 500 ° С.
Широке застосування в техніці пиловловлення знайшли фільтри, які забезпечують високу ефективність уловлювання великих і дрібних частинок. Залежно від типу фільтрувального матеріалу фільтри поділяються на тканинні, волокнисті і зернисті. Для очищення великих обсягів газу застосовують високоефективні електрофільтри.
Пиловловлювачі мокрого типу застосовують для очищення високотемпературних газів, уловлювання пожежовибухонебезпечних пилу і в тих випадках, коли поряд з улавливанием пилу потрібно вловлювати токсичні газові домішки і пари. Апарати мокрого типу називають скрубберами (рис. 2).
Для видалення з газів, що відходять шкідливих газових домішок застосовують абсорбцію, хемосорбцію, адсорбцію, термічне дожигание, каталітичну нейтралізацію.
Абсорбція - розчинення шкідливої газової домішки сорбентом, як правило, водою. Метод хемосорбції полягає в тому. що очищається газ зрошують розчинами реагентів, що вступають в хімічну реакцію з шкідливими домішками з утворенням нетоксичних, малолетучих або нерозчинних хімічних сполук. Адсорбція - уловлювання поверхнею микропористого адсорбенту (активоване вугілля, силікагель, цеоліти) молекул шкідливих речовин. Термічне дожигание - окислення шкідливих речовин киснем повітря при високих температурах (900-1200 ° С). Каталітична нейтралізація досягається застосуванням каталізаторів - матеріалів, які прискорюють протікання реакцій або роблять їх можливими при значно нижчих температурах (250-400 ° С).
Мал. 1. Батарейний циклон
При сильному і багатокомпонентному забрудненні газів, що відходять застосовують складні багатоступеневі системи очищення, що складаються з послідовно встановлених апаратів різного типу.
Очищення води від шкідливих викидів і скидів підприємств
Завдання очищення гідросфери від шкідливих скидів складніша і масштабна, ніж очищення атмосфери від шкідливих викидів: розведення і зниження концентрацій шкідливих речовин у водоймах відбувається гірше, так як водне середовище більш чутлива до забруднень.
Захист гідросфери від шкідливих скидів передбачає застосування таких методів і засобів: раціональне розміщення джерел скидів та організація водозабору і водовідведення; розбавлення шкідливих речовин у водоймах до допустимих концентрацій із застосуванням спеціально організованих і розосереджених випусків: використання засобів очищення стоків.
Методи очищення стічних вод поділяються на механічні, фізико-хімічні та біологічні.
Механічне очищення стічних вод від зважених часток здійснюється проціджуванням, відстоюванням, обробкою в поле відцентрових сил, фільтруванням, флотацией.
Проціджування застосовують для видалення зі стічної води великих і волокнистих включень. Відстоювання грунтується на вільному осіданні (спливанні) домішок з щільністю більшою (меншою) щільності води. Очищення стічних вод в поле відцентрових сил реалізується в гидроциклонах, де під дією відцентрової сили, що виникає в обертовому потоці, відбувається більш інтенсивне відділення зважених часток від потоку води. Фільтрування використовують для очищення стічних вод від дрібнодисперсних домішок як на початковій, так і на кінцевій стадіях очищення. Флотація полягає в обволікання частинок домішок дрібними бульбашками повітря, що подається Гілковий воду, і піднятті їх на поверхню, де утворюється шар піни.
Фізико-хімічні методи очищення застосовують для видалення зі стічної води розчинних домішок (солей важких металів, ціанідів, фторидів і ін.), А в ряді випадків і для видалення суспензій. Як правило, фізико-хімічних методів передує стадія очищення від зважених речовин. З фізико-хімічних методів найбільш поширені Електрофлотаціонний, коагуляційні, реагент- ні, іонообмінні та ін.
Електрофлотація здійснюється шляхом пропускання через стічну воду електричного струму, що виникає між парами електродів. В результаті електролізу води утворюються бульбашки газу, перш за все легкого водню, а також кисню, які обволікають частинки суспензій і сприяють їх швидкому спливання на поверхню.
Коагуляція - це фізико-хімічний процес укрупнення дрібних колоїдних і диспергованих частинок під дією сил молекулярного тяжіння. В результаті коагулювання усувається каламутність води. Коагуляція здійснюється за допомогою перемішування води з коагулянтами (як коагулянтів застосовують містять алюміній речовини, хлорид заліза, сульфат заліза та ін.) В камерах, звідки вода прямує в відстійники, де пластівці відокремлюються відстоюванням.
Сутність реагентногометода полягає в обробці стічних вод хімічними речовинами-реагентами, які, вступаючи в хімічну реакцію з розчиненими токсичними домішками, утворюють нетоксичні або нерозчинні з'єднання. Різновидом реагентного методу є процес нейтралізації стічних вод. Нейтралізація кислих стічних вод здійснюється додаванням розчинних у воді лужних реагентів (оксиду кальцію, гідроксидів натрію, кальцію, магнію та ін.); нейтралізація лужних стоків - додаванням мінеральних кислот - сірчаної, соляної та ін. Реагентна очищення здійснюється в ємностях, забезпечених пристроями для перемішування.
Ионообменная очищення стічних вод - це пропускання стічних вод через іонообмінні смоли. При проходженні стічної води через смоли рухливі іони смоли замінюються на іони соответствующею знака токсичних домішок. Відбувається сорбирования токсичних іонів смолою, токсичні домішки виділяються в концентрованому вигляді як лужні або кислі стоки, які взаємно нейтралізуються і піддаються реагентної очистки або утилізації.
Біологічне очищення стічних вод заснована на здатності мікроорганізмів використовувати розчинені і колоїдні органічні сполуки в якості джерела живлення в процесах своєї життєдіяльності. При цьому органічні сполуки окислюються до води і вуглекислого газу.
Біологічне очищення ведуть або в природних умовах (поля зрошення, поля фільтрації, біологічні ставки), або в спеціальних спорудах - аеротенках, біофільтрах. Леротенкі - це відкриті резервуари з системою коридорів, через які повільно протікають стічні води, змішані з активним мулом. Ефект біологічної очистки забезпечується постійним перемішуванням стічних вод з активним мулом і безперервною подачею повітря через систему аерації аеротенках. Активний мул потім відділяється від води у відстійниках і знову прямує в аеротенк. Біологічний фільтр - це спорудження, заповнене завантажувальним матеріалом, через який фільтрується стічна вода і на поверхні якого розвивається біологічна плівка, що складається з прикріплених форм мікроорганізмів.
Великі промислові підприємства мають різні виробництва, які дають різний склад забруднення стічних вод. Водоочисні споруди таких підприємств виконані наступним чином: окремі виробництва мають свої локальні очисні споруди, апаратне забезпечення яких враховує специфіку забруднень і повністю або частково видаляє їх, потім все локальні стоки прямують в третьому кістки-усреднители, а з них - на централізовану систему очищення. Можливі й інші варіанти системи водоочищення в залежності від конкретних умов.