講義11

人の周囲の大気は常に汚染にさらされています。 生産施設の空気は、廃棄物が局在化することなく、プロセス装置からの排出物や技術プロセス中の排出物によって汚染されます。 敷地から除去された換気空気は、工業用地や人口密集地域で大気汚染を引き起こす可能性があります。 さらに、工場や人口密集地の空気は、作業場からの技術的排出物、火力発電所や車両からの排出物によって汚染されています。

住宅の空気は、天然ガスやその他の燃料の燃焼生成物、溶剤ガス、 洗剤、木材を削った構造物など、換気空気の流入に伴って有害物質が居住区域に侵入する可能性があります。 夏には、平均屋外温度 20 0 С で、t = 25 0 С - 40% の移行期間中に、外気不純物の約 90% が居住区に侵入します。 冬時間– 最大 30%。

工業用地における大気汚染の原因は次のとおりです。

1. 鋳造工場では、キューポラ、電気アーク、および 誘導炉、装入物（鋳造部品）と成形材料の保管と処理のエリア、鋳物のノックアウトと洗浄のエリア。

2. 鍛造およびプレス工場 - 粉塵、一酸化炭素、硫黄酸化物およびその他の有害物質。

3. 電気メッキ工場では、これらは細かい霧、蒸気、ガスの形で有害な物質です。 最も強力に有害な物質は、酸と化学反応の過程で放出されます。 アルカリエッチング。 ガルバニックコーティングを施す場合、これはフッ化水素などです。

4. 工作機械で金属を加工するとき - 粉塵、霧、油、エマルション。

5.金属の溶接および切断の分野 - 粉塵、ガス（フッ化水素など）。

6. はんだ付けおよび錫めっきの領域 - 有毒ガス (一酸化炭素、フッ化水素)、エアロゾル (鉛およびその化合物)。

7. 塗装工場 - 脱脂中の有害物質、ワニスや塗料からのエアロゾル。

8. 各種発電所（ICE等）の運営から

産業施設内の空気を除去および浄化するために、さまざまな浄化および局在化システムが使用されています。 有害物質.

1. 全体換気による敷地内からの有害物質の除去。

2. 特別な装置で汚染された空気を浄化し、生産または生産に戻す局所換気による有毒物質の生成ゾーンでの局在化 国内施設装置内の洗浄後の空気が以下に該当する場合 規制要件空気を供給する。

3. 局所換気、特殊装置による汚染空気の浄化、大気中への放出と拡散による有毒物質の形成ゾーンでの局在化。

図3

1 - 有毒物質の発生源。

2 - 有毒物質の局在化のための装置（局所吸引）。

3 - 洗浄装置。

4. 特殊装置における技術的ガス排出の浄化。 場合によっては、排気ガスは放出される前に大気で希釈されます。

5. 発電所（内燃機関など）からの排気ガスを特殊なユニットで精製し、大気または生産エリア（鉱山、採石場、貯蔵施設など）に放出します。

すでに存在する大気汚染、より正確には大気中にすでに存在するその成分を考慮して、実際の排出量が最大許容排出量（MAE）を超える場合は、排出システム内のガスと不純物を浄化するための装置を使用する必要があります。

図4

1 – 有毒物質およびプロセスガスの発生源。

2 - 洗浄装置。

3 - 排出物を分散させるためのパイプ。

4 - 装置（排出ガスを希釈するために空気を供給するブロワー）。

換気と大気中への技術的放出を浄化するための装置は次のように分類されます。

集塵機 (乾式、電気式、湿式フィルター);

ミストエリミネーター（低速および高速）。

蒸気およびガスを捕捉するための装置（吸収、化学吸着、吸収および中和剤）。

多段洗浄装置（粉塵およびガストラップ、ミストおよび固体不純物トラップ、多段ダストトラップ）。

乾式集塵機 (サイクロン) は、粒子からガスを除去するために広く使用されています。

電気集塵機は、ガス中に浮遊する塵粒子やミストからガスを浄化する最も完璧な方法です。

各種フィルターを用いて粒子や滴下液体から気体を細かく精製します。

湿式ガススクラバーは広く使用されており、d 2 ≥ 0.3 μm の微細粉塵を除去したり、加熱された爆発性ガスから粉塵を除去したりするために使用されます。

酸、アルカリ、油、その他の液体のミストから空気を浄化するには、繊維フィルターが使用されます。

吸収方法（ガスおよび蒸気からのガス排出の浄化）は、液体による後者の吸収に基づいています。 この方法を適用するための決定的な条件は、水へのガスおよび蒸気の溶解度です。 これらは、例えば、アンモニア、塩素、またはフッ化水素の技術的排出である可能性があります。

化学吸着剤の作用は、液体または固体の吸収剤によるガスおよび蒸気の吸収に基づいており、難溶性および低揮発性の化合物（窒素酸化物および酸蒸気からのガス）が形成されます。

この吸収方法は、一部の微細固体（活性アルミナ、シリカゲル、活性アルミナなど）がその表面で排出されるガス混合物の個々の成分を抽出して濃縮する吸収剤としての能力に基づいています。 溶剤、エーテル、アセトン、さまざまな炭化水素などの蒸気から空気を浄化するために使用されます。 吸収剤が見つかりました 幅広い用途人工呼吸器やガスマスクに。

熱中和は、換気やプロセス排気の一部である可燃性ガスや蒸気が燃焼して毒性の低い物質を形成する能力に基づいています。

I. 大気の構造と組成
II. 大気汚染：

大気の質とその汚染の特徴。
大気を汚染する主な化学不純物。

大気を化学的不純物から保護する基本的な方法。
空気浄化システムの分類とそのパラメータ。

I. 大気の構造と組成

雰囲気 - これは、さまざまなガスの混合物からなり、高さ 100 km 以上まで広がる地球のガス状の殻です。 多数の球体とそれらの間に位置するポーズを含む階層構造になっています。 大気の質量は5.91015トン、体積は– 13.2～1020m3。 大気はすべての自然過程において大きな役割を果たしており、まず第一に、熱体制と一般的な気候条件を調節し、また有害な宇宙放射線から人類を守ります。
大気の主なガス成分は、窒素 (78%)、酸素 (21%)、アルゴン (0.9%)、二酸化炭素 (0.03%) です。 大気のガス組成は高度とともに変化します。 表層では人為的影響により二酸化炭素が増加し、酸素が減少します。 地域によっては、経済活動の結果、大気中のメタンや窒素酸化物などが増加し、温室効果、オゾン層破壊、酸性雨、スモッグなどの悪現象を引き起こしています。
大気循環は、河川、土壌、植生被覆の状態、さらには地形起伏形成の外因性プロセスに影響を与えます。 そして最後に空気– 地球上の生命にとって必要な条件。
地球の表面に隣接する空気の最も密度の高い層は対流圏と呼ばれます。 その厚さは、中緯度で 10 ～ 12 km、海抜および極で 1 ～ 10 km、赤道で 16 ～ 18 km です。
太陽エネルギーによる不均一な加熱により、大気中に強力な垂直気流が形成され、表層では温度、相対湿度、圧力などが不安定になります。 しかし同時に、対流圏の温度は高さ方向では安定しており、+40℃から-50℃の範囲では100mごとに0.6℃ずつ低下します。 対流圏には大気中に存在するすべての水分の最大80％が含まれており、その中に雲が形成され、あらゆる種類の降水物が形成され、本質的には不純物から空気を浄化します。
対流圏の上には成層圏があり、それらの間には対流圏界面があります。 成層圏の厚さは約40kmで、その中の空気は帯電しており、湿度は低く、対流圏から海抜30kmの高さまでの気温は一定（約-50℃）です。高度50kmまでに徐々に+10℃まで上昇します。 宇宙放射線と太陽紫外線の短波部分の影響により、成層圏のガス分子がイオン化され、オゾンが形成されます。 オゾン層は深さ40kmにあり、地球上のすべての生命を紫外線から守るという非常に重要な役割を果たしています。
成層界面は成層圏とその上の中間圏を分けており、オゾンが減少し、海抜約 80 km の温度は -70°C になります。 成層圏と中間圏の間の急激な温度差は、オゾン層の存在によって説明されます。

II. 大気汚染

1) 大気の質と汚染の特徴

大気の質は、人間、動植物、材料、構造、環境全体に対する物理的、化学的、生物学的要因の影響の程度を決定する特性の全体として理解されています。 大気の質はその汚染に依存し、汚染自体は自然発生源および人為的発生源から大気中に侵入する可能性があります。 文明の発展に伴い、大気汚染は人為起源がますます支配的になってきています。
物質の形態に応じて、汚染は物質（成分）、エネルギー（パラメトリック）、物質エネルギーに分けられます。 前者には、機械的、化学的、生物学的汚染が含まれ、通常は「不純物」という一般概念で組み合わされます。後者は、熱、音響、電磁気、汚染などです。 電離放射線、光学範囲の放射線だけでなく。 3番目に放射性核種。
地球規模で見ると、最大の危険は不純物による大気汚染です。大気は他のすべての自然物の汚染の媒介として機能し、大量の汚染が長距離にわたって広がる原因となるからです。 大気中の産業排出物は海洋を汚染し、土壌と水を酸性化し、気候を変化させ、オゾン層を破壊します。
大気汚染は、自然の空気には含まれていない不純物が大気中に混入すること、または空気の自然組成の成分間の比率が変化することとして理解されています。
地球の人口とその成長速度は、大気を含む地球のすべての地圏の汚染の激しさを増大させる事前決定要因です。なぜなら、それらの増加に伴い、抽出、生産、消費されるあらゆるものの量と速度が増加するからです。そして廃棄物が増加します。 最も深刻な大気汚染は、一般的な汚染物質が粉塵、二酸化硫黄、一酸化炭素、二酸化窒素、硫化水素などである都市で観察されます。一部の都市では、工業生産の特殊性により、空気中に硫黄などの特定の有害物質が含まれています。塩酸、スチレン、ベンズ(a)ピレン、すす、マンガン、クロム、鉛、メタクリル酸メチル。 都市には合計で数百種類の大気汚染物質が存在します。
特に懸念されるのは、新たに生成された物質や化合物による大気汚染です。 WHOは、周期表の既知の105元素のうち90元素が工業的に使用されており、それらに基づいて500以上の新しい化合物が得られており、そのほぼ10％が有害または特に有害であると指摘している。
2) 主要な化学的不純物、
大気汚染物質

天然の不純物が存在します。 自然のプロセスによって引き起こされるものと、人為的なもの、つまり 人類の経済活動から生まれるもの（図1）。 自然源からの不純物による大気汚染のレベルは背景であり、時間の経過とともに平均レベルからわずかに乖離します。

米。 1. 物質の大気中への排出と変化のプロセスのスキーム
出発物質を生成物に変換し、その後沈殿の形で沈殿させる

人為的汚染は、不純物の種類の多様性とその放出源の多さによって区別されます。 高濃度の汚染が最も安定したゾーンは、人間の活動が活発な場所に発生します。 世界の工業生産量は 10 ～ 12 年ごとに 2 倍になり、これに伴い、環境に排出される汚染物質の量もほぼ同じ増加することが確認されています。 多くの汚染物質の排出量の増加率は平均よりもはるかに高くなります。 これらには、重金属や希少金属のエアロゾル、自然界には存在せず形成されない合成化合物、放射性物質、細菌学的汚染、その他の汚染が含まれます。
不純物は、ガス、蒸気、液体および固体粒子の形で大気中に侵入します。 気体と蒸気は空気と混合物を形成し、液体と固体の粒子はエアロゾル（分散系）を形成します。エアロゾルは粉塵（粒子サイズが 1 μm 以上）、煙（固体粒子サイズが 1 μm 未満）、霧（液体粒子サイズがそれ以下）に分けられます。 10μm以上）。 粉塵には、粗い (粒子サイズが 50 ミクロン以上)、中程度 (50 ～ 10 ミクロン)、細かい (10 ミクロン未満) があります。 液体粒子はその大きさに応じて、超微細ミスト（0.5 μmまで）、微細ミスト（0.5～3.0 μm）、粗ミスト（3～10 μm）、スプレー（10 μm以上）に分けられます。 エアロゾルは多分散であることがよくあります。 さまざまなサイズの粒子が含まれています。
大気を汚染する主な化学不純物は、一酸化炭素 (CO)、二酸化炭素 (CO 2)、二酸化硫黄 (SO 2)、窒素酸化物、オゾン、炭化水素、鉛化合物、フロン、工業粉塵です。
人為的エアロゾル大気汚染の主な発生源は、高灰分石炭を消費する火力発電所（TPP）、加工工場、冶金、セメント、マグネサイト、その他の工場です。 これらの発生源からのエアロゾル粒子は、化学的多様性が大きいという特徴があります。 ほとんどの場合、シリコン、カルシウム、炭素の化合物が組成中に含まれていますが、それほど多くはありません。– 金属酸化物: 鉄、マグネシウム、マンガン、亜鉛、銅、ニッケル、鉛、アンチモン、ビスマス、セレン、ヒ素、ベリリウム、カドミウム、クロム、コバルト、モリブデン、アスベスト。 脂肪族および芳香族炭化水素、酸性塩など、有機粉塵の特徴はさらに多様です。 これは、石油精製所、石油化学およびその他の同様の企業での熱分解プロセス中に、残留石油製品の燃焼中に生成されます。
産業廃棄物はエアロゾル汚染の恒久的な発生源です。– 採掘中に形成された、または加工産業や火力発電所からの廃棄物から形成された、主に表土の再堆積物質から作られた人工堤防。 セメントやその他の建築材料の生産も粉塵による大気汚染の原因となります。
硬炭の燃焼、セメントの製造、および銑鉄の精錬により、年間 1 億 7,000 万トンに相当する粉塵が大気中に排出されます。
エアロゾルの大部分は、固体粒子と液体粒子が相互に、または水蒸気と相互作用するときに大気中で形成されます。 大気質の深刻な悪化に寄与する危険な人為的要因の中には、放射性粉塵による汚染も含めるべきです。 対流圏の下層での小さな粒子の滞留時間は平均して数日であり、上層では平均して数日です。– 20〜40日。 成層圏に入った粒子に関しては、最長 1 年、場合によってはそれ以上にわたって成層圏に留まることがあります。

Ⅲ． 大気を保護する方法と手段

1) 大気を保護する主な方法
化学的不純物から

化学的不純物から大気を保護する既知のすべての方法および手段は、3 つのグループに分類できます。
最初のグループには、排出率の削減を目的とした対策が含まれます。 単位時間当たりの物質の放出量の減少。 2 番目のグループには、特別な浄化システムで有害な排出物を処理および中和することで大気を保護することを目的とした対策が含まれます。 3 番目のグループには、個々の企業とデバイス、および地域全体の両方で排出量を標準化するための措置が含まれます。
大気中への化学不純物の放出の力を減らすために、以下のものが最も広く使用されています。

環境に優しくない燃料を環境に優しい燃料に置き換える。
特殊技術による燃料燃焼。
閉鎖的な生産サイクルの創出。

硫黄の排出率を減らすために、固体、粉末、または液体燃料が、灰、砂、またはその他の物質（不活性または反応性）の固体粒子から形成される流動床で燃焼されます。 固体粒子は通過するガスに吹き込まれ、そこで渦を巻いて激しく混合し、一般に液体の性質を持つ強制平衡流を形成します。
石炭および石油燃料は予備ガス化されますが、実際には石炭ガス化が最もよく使用されます。 発電所で生成されるガスと排気ガスは効果的に浄化できるため、排出ガス中の二酸化硫黄と粒子状物質の濃度は最小限に抑えられます。
大気を化学的不純物から保護する有望な方法の 1 つは、廃棄物を再利用して消費する、つまり新しい製品に変えることで大気中に放出される廃棄物を最小限に抑える閉鎖型生産プロセスの導入です。

2) 空気浄化システムの分類とそのパラメータ

大気汚染物質は、凝集の状態に応じて粉塵、ミスト、ガス蒸気不純物に分類されます。 浮遊固体または液体を含む産業排出物は二相系です。 システム内の連続相は気体であり、分散相は– 固体粒子または液滴。
等.................

産業企業からの排出物は、多種多様な分散組成やその他の物理的および化学的特性によって特徴付けられます。 この点において、汚染物質からの排出物を浄化するために設計された装置である、さまざまな浄化方法とガスおよび集塵装置の種類が開発されてきました。

粉塵から産業排出物を浄化する方法は、次の 2 つのグループに分類できます。 粉塵収集方法 「ドライ」な方法および集塵方法 「ウェット」な方法。 ガス除塵装置には、集塵室、サイクロン、多孔質フィルター、電気集塵機、スクラバーなどが含まれます。

最も一般的な乾式集塵機は次のとおりです。 台風 さまざまな種類.

これらは小麦粉やタバコの粉塵、ボイラーでの燃料の燃焼中に生成される灰を捕捉するために使用されます。 ガス流は、ノズル２を通って本体１の内面に接線方向にサイクロンに入り、本体に沿って回転並進運動を行う。 遠心力の作用により、ダスト粒子はサイクロンの壁に投げつけられ、重力の作用によりダスト収集ビン 4 に落下し、精製されたガスが出口パイプ 3 を通って排出されます。 サイクロンの通常の動作の場合、その気密性が必要です。サイクロンが気密でない場合、外気の吸引により、塵埃が出口パイプを通る流れとともに運び出されます。

ダストからガスを除去するタスクは、円筒形 (TsN-11、TsN-15、TsN-24、TsP-2) および円錐形 (SK-TsN-34、SK-TsN-34M、SKD-TsN-33) によってうまく解決できます。 ) サイクロン、産業・衛生ガス精製研究所 (NIIOGAZ) によって開発されました。 通常の動作では、サイクロンに入るガスの過剰圧力は 2500 Pa を超えてはなりません。 同時に、液体蒸気の凝縮を避けるために、ガスのtは露点tより30〜50℃高く、構造強度の条件に応じて400℃以下が選択されます。サイクロンはその直径に依存し、後者の成長とともに増加します。 TsNシリーズのサイクロンは、サイクロンへの進入角度が大きくなると洗浄効率が低下します。 粒子径が大きくなり、サイクロン径が小さくなると、浄化効率が高くなります。 円筒形サイクロンは、吸引システムから乾燥した粉塵を捕捉するように設計されており、フィルターや電気集塵器の入口でのガスの前処理に使用することをお勧めします。 サイクロン TsN-15 は炭素鋼または低合金鋼で作られています。 SK シリーズのカノニカル サイクロンは、煤からガスを浄化するように設計されており、油圧抵抗が大きいため、TsN タイプのサイクロンと比較して効率が向上しています。

大量のガスを浄化するには、並列に取り付けられた多数のサイクロン要素で構成されるバッテリー サイクロンが使用されます。 構造的には一つの建物に結合されており、ガスの供給と排出が共通となっています。 バッテリーサイクロンの操作経験から、サイクロン要素間のガスの流れにより、そのようなサイクロンの洗浄効率は個々の要素の効率よりも若干低いことがわかっています。 国内産業はBC-2、BCR-150uなどのタイプのバッテリーサイクロンを生産しています。

ロータリー集塵機は遠心分離装置であり、空気の移動と同時に 5 ミクロンを超える粉塵部分から空気を浄化します。 とてもコンパクトなので。 通常、ファンと集塵機は 1 つのユニットに組み合わされています。 その結果、このような機械の設置および操作中に、通常のファンで粉塵の流れを移動させるときに特別な集塵装置を収容するための追加のスペースは必要ありません。

最も単純な回転式集塵機の構造図を図に示します。 ファンホイール 1 の動作中、粉塵粒子は遠心力によりスパイラルケーシング 2 の壁に投げつけられ、それに沿って排気穴 3 の方向に移動します。粉塵が豊富なガスは特別な粉塵入口から排出されます。 ３のゴミ箱に排出され、浄化されたガスは排気管４に入る。

この設計の集塵機の効率を向上させるには、スパイラルケーシング内の清浄流の移動速度を高める必要がありますが、これは装置の水圧抵抗の急激な増加、または曲率半径の減少につながります。ケーシングのスパイラルの影響を受けますが、これによりパフォーマンスが低下します。 このような機械は、20 ～ 40 ミクロンを超える比較的大きな粉塵粒子を捕捉しながら、十分に高い空気浄化効率を提供します。

サイズが 5 μm を超える粒子から空気を浄化するように設計された、より有望な回転式ダスト セパレータは、向流回転式ダスト セパレータ (PRP) です。 ダストセパレータは、ケーシング１に組み込まれた穴あき表面を有する中空のロータ２とファンホイール３からなる。ロータとファンホイールは共通のシャフトに取り付けられている。 ダストセパレーターの動作中、粉塵を含んだ空気がケーシングに入り、そこでローターの周りを回転します。 粉塵流の回転の結果として遠心力が発生し、その影響で浮遊粉塵粒子が径方向に目立つ傾向にあります。 ただし、空気力学的抗力はこれらの粒子に反対方向に作用します。 遠心力が働く粒子 もっと力を空気力学的抵抗により、空気はケーシングの壁に投げつけられ、ホッパー 4 に入ります。浄化された空気は、ファンの助けを借りてローターの穴から排出されます。

PRP 洗浄の効率は、選択した遠心力と空気力学の比率に依存し、理論的には 1 に達することがあります。

PRPとサイクロンを比較すると、回転集塵機の優位性がわかります。 それで、 寸法サイクロンを 3 ～ 4 回使用し、1000 m 3 のガスを洗浄するための比エネルギー消費量は、他のすべての条件が等しい場合、PRP よりも 20 ～ 40% 多くなります。 しかし、回転集塵機は、機械的不純物を乾式ガスで除去する他の装置に比べて設計と操作プロセスが比較的複雑であるため、広く普及していません。

ガス流を精製ガスとダスト富化ガスに分離するには、 ルーバー付きダストセパレーター。 ルーバーグリル１上では、流量Ｑのガス流が流量Ｑ １ とＱ ２ の２つの流路に分割される。 通常はQ 1 \u003d (0.8-0.9) Q、およびQ 2 \u003d (0.1-0.2) Qです。 ルーバー上の主なガス流からのダスト粒子の分離は、ルーバーへの入口でのガス流の回転から生じる慣性力の作用下で、またルーバーの表面からの粒子の反射の影響によって発生します。衝撃時にすりおろす。 ルーバーを通過した後の塵の多いガス流はサイクロンに送られ、そこで粒子が除去され、ルーバーの後ろのパイプラインに再導入されます。 ルーバー付きダストセパレーターはシンプルな設計でガスダクト内に適切に組み立てられており、20 ミクロンを超える粒子に対して 0.8 以上の洗浄効率を実現します。 最高 450 ～ 600 ℃ の温度で排ガスから粗い粉塵を除去するために使用されます。

エレクトロフィルター。電気掃除は最も重要なものの1つです 完璧な種ガス中に浮遊する塵や霧の粒子からガスを浄化します。 このプロセスは、コロナ放電ゾーンでのガスの衝撃イオン化、イオン電荷の不純物粒子への移動、および不純物粒子の収集電極とコロナ電極への堆積に基づいています。 集電電極２は整流器４の正極に接続されて接地され、コロナ電極は負極に接続される。 電気集塵器に進入した粒子は整流器４の正極に接続されて接地され、コロナ電極には不純物イオンが帯電する。 通常、パイプラインや機器の壁との摩擦により、すでに少量の電荷が生じています。 したがって、負に帯電した粒子は収集電極に向かって移動し、正に帯電した粒子は負のコロナ電極に落ち着きます。

フィルター不純物から排出されるガスを精密に精製するために広く使用されています。 濾過プロセスは、不純物の粒​​子が多孔質隔壁を通って移動するときに、その粒子を多孔質隔壁上に保持することから構成されます。 フィルターはハウジング 1 であり、多孔質の隔壁 (フィルター) によって分割されています。

要素) 2 を 2 つのキャビティに挿入します。 汚染されたガスはフィルターに入り、フィルターエレメントを通過するときに浄化されます。 不純物の粒​​子は多孔質隔壁の入口部分に沈降し、細孔内に滞留し、隔壁表面に層 3 を形成します。

パーティションのタイプに応じて、フィルターは次のとおりです。 - 粒子からなる粒状層（固定された自由に注がれた粒状材料）を備えたフィルター さまざまな形、大きな不純物からガスを精製するために使用されます。 機械起源の粉塵 (粉砕機、乾燥機、粉砕機など) からガスを浄化するには、砂利フィルターがよく使用されます。 このようなフィルターは安価で、操作が簡単で、粗い塵からガスを除去する高い効率 (最大 0.99) を提供します。

柔軟な多孔質隔壁（布地、フェルト、スポンジゴム、ポリウレタンフォームなど）を使用。

半硬質の多孔質パーティション（編み物および織物メッシュ、プレススパイラルおよび削りくずなど）を使用します。

硬質多孔質隔壁（多孔質セラミックス、多孔質金属など）付き。

不純物からのガス排出をドライクリーニングするために業界で最も普及しているのは、 バッグフィルター。フィルタハウジング２には、必要な数のスリーブ１が取り付けられており、その内部空洞には、入口管５から粉塵ガスが供給される。ふるい等の影響による汚染粒子が堆積し、表面に粉塵層を形成する。袖の内面。 浄化された空気はパイプ 3 を通ってフィルターから出ます。フィルター全体の最大許容圧力降下に達すると、空気はシステムから切り離され、ブローによる処理でスリーブを振ることによって再生されます。 圧縮ガス。 再生は特別な装置によって実行されます4。

電気集塵機を含むさまざまなタイプの集塵機は、空気中の不純物の濃度が高い状態で使用されます。 フィルターは、不純物濃度が 50 mg/m 3 以下の微細空気の浄化に使用されます。必要な微細空気の浄化が不純物の初期濃度が高い場合に行われる場合は、直列接続された集塵機とフィルターのシステムで浄化が実行されます。 。

装置 ウェットクリーニングガスが蔓延していますね。 湿式集塵機は、d h ≥ (0.3-1.0) μm の微細塵からの高い清掃効率と、高温および爆発性ガスからの塵の清掃が可能であることを特徴としていますが、湿式集塵機には、その範囲が制限される多くの欠点があります。その処理には特別なシステムが必要です。 ガスが露点温度まで冷却されると、大気中に水分が除去され、出口ガスダクト内に堆積物が形成されます。 集塵機に水を供給するための循環システムを構築する必要がある。

湿式クリーナーは、液滴または液膜の表面に塵粒子が堆積するという原理に基づいて動作します。 液体上の塵粒子の沈降は、慣性力とブラウン運動の作用下で発生します。

水滴の表面に塵粒子が堆積する湿式洗浄装置の中で、実際には、より適用可能なもの ベンチュリスクラバー。 スクラバーの主要部分はベンチュリ ノズル 2 であり、そのコンフューザー部分に塵の多いガス流が供給され、洗浄のために遠心ノズル 1 を介して液体が供給されます。 ノズルのコンフューザー部分では、ガスは 15 ～ 20 m/s の入力速度からノズルの狭い部分の速度 30 ～ 200 m/s まで加速され、ノズルのディフューザー部分では、流れは 15 ～ 20 m/s の速度に減速され、ドロップ キャッチャー 3 に供給されます。ドロップ キャッチャーは通常、貫流サイクロンの形式で作られます。 ベンチュリ スクラバーは、最大 100 g/m 3 の初期不純物濃度で平均粒径 1 ～ 2 ミクロンのエアロゾルに対して高い洗浄効率を提供します。

湿式集塵機には次のものがあります。 気泡泡集塵機ディップグレーティングとオーバーフローグレーティングを備えています。 このような装置では、浄化用のガスが火格子３の下に入り、火格子の穴を通過し、圧力下で液体または泡２の層を通過し、粒子の堆積による塵の一部が除去される。気泡の内面。 装置の動作モードは、火格子の下の空気供給の速度によって異なります。 最大 1 m/s の速度では、装置のバブリングモードの動作が観察されます。 装置本体内のガス速度が 1 m/s から 2 ～ 2.5 m/s にさらに増加すると、液体の上に泡層が出現し、ガスの浄化効率と噴霧飛沫同伴の効率が向上します。装置。 最新のバブリングフォーム装置は、比水消費量 0.4 ～ 0.5 l/m 3 で微細粉塵からのガス浄化効率 ≈ 0.95 ～ 0.96 を保証します。 しかし、これらの装置は、故障した格子の下でのガス供給の不均一性に非常に敏感であり、格子からの液膜の局所的な吹き飛ばしにつながる。 グリッドは目詰まりしやすいです。

ガス状汚染物質からの産業排出物を浄化する方法は、物理的および化学的プロセスの性質に応じて 5 つの主要なグループに分類されます。 不純物を化学的に結合する試薬の溶液で排出物を洗い流す（化学吸着）。 固体活性物質によるガス状不純物の吸収（吸着）。 排気ガスの熱中和と触媒変換の使用。

吸収法。 ガス排出浄化技術では、吸収プロセスはよく次のように呼ばれます。 スクラバープロセス。 吸収法によるガス排出物の浄化は、ガスと空気の混合物の 1 つ以上のガス成分 (吸収物) を液体吸収剤 (吸収剤) で吸収して溶液を形成することにより、ガスと空気の混合物をその構成部分に分離することから成ります。

ここでの推進力は、気液相境界における濃度勾配です。 液体に溶解したガスと空気の混合物（吸収質）の成分は、拡散により吸収剤の内層に浸透します。 プロセスは速く進むほど、相分離面、流れの乱流、および拡散係数が大きくなります。つまり、吸収体の設計では、ガス流と液体溶媒との接触を組織化することに特別な注意を払う必要があります。吸収液（吸収剤）の選択。

吸収剤を選択するための決定的な条件は、吸収剤中の抽出成分の溶解度、およびその温度と圧力への依存性です。 0℃、分圧 101.3 kPa でのガスの溶解度が溶媒 1 kg あたり数百グラムである場合、そのようなガスは高溶解性と呼ばれます。

ガス流と液体溶媒との接触は、ガスを充填カラムに通すか、液体を噴霧するか、あるいは吸収液層にガスをバブリングさせることによって行われる。 気液接触の実装方法に応じて、次のものがあります。 充填塔: ノズルおよび遠心スクラバー、ベンチュリ スクラバー。 泡立ち泡やその他のスクラバー。

風上梱包タワーの一般的な配置を図に示します。 汚染されたガスは塔の下部に入り、精製されたガスは塔の下部から出ます。 上部、ここでは 1 つ以上のスプリンクラーの助けを借りて 2 純粋な吸収剤が導入され、使用済みの溶液が底部から採取されます。 精製されたガスは通常、大気中に排出されます。 吸収装置から出た液体は再生されて汚染物質が脱着され、プロセスに戻されるか、廃棄物 (副産物) として除去されます。 カラムの内部空洞を満たす化学的に不活性なパッキン 1 は、膜の形でカラム上に広がる液体の表面積を増やすように設計されています。 ノズルとして、さまざまなボディ 幾何学的形状、それぞれは独自の比表面積とガス流の動きに対する抵抗によって特徴付けられます。

精製方法の選択は、技術的かつ経済的な計算によって決定され、次の要素に依存します。 精製ガス中の汚染物質の濃度と、所定の地域の大気のバックグラウンド汚染に応じた必要な精製の程度。 精製ガスの量とその温度。 付随するガス状不純物および塵の存在。 特定の廃棄製品の必要性と、必要な吸着剤の入手可能性。 ガス処理プラントの建設に利用可能なエリアのサイズ。 必要な触媒、天然ガスなどの入手可能性。

新しい技術プロセス用の機器を選択するとき、また既存のガス洗浄プラントを再構築するときは、次の要件に従う必要があります。低エネルギーコストで幅広い負荷特性における洗浄プロセスの最大効率。 設計とメンテナンスの簡素化。 コンパクトさ、およびポリマー材料からデバイスまたは個々のユニットを製造できる可能性。 循環灌漑または自己灌漑に取り組む可能性。 処理施設の設計の基礎となる主な原則は、有害な物質、熱を可能な限り保持し、それらを技術プロセスに戻すことです。

タスク #2：穀物粉塵の発生源となる穀物加工工場に設備が設置されています。 削除するには 作業領域、装置には吸引システムが装備されています。 大気中に放出される前に空気を浄化するために、単一サイクロンまたはバッテリーサイクロンで構成される集塵装置が使用されます。

以下を決定します。 1. 穀物粉塵の最大許容排出量。

2. 産業・衛生ガス浄化研究所（NII OGAZ）のサイクロンからなる集塵プラントの設計を選択し、スケジュールに従ってその効率を決定し、サイクロンの入口と出口での粉塵濃度を計算します。

発生源高さ H = 15 m、

ソースからのガスと空気の混合物の出口の速度は約 = 6 m/s、

泉口直径D=0.5m、

発光温度T g \u003d 25°C、

周囲温度T in \u003d_-14℃、

ダスト粒子の平均サイズ d h = 4 μm、

MPC穀物粉塵 = 0.5 mg / m 3、

穀物粉塵のバックグラウンド濃度С f = 0.1 mg/m 3 、

同社はモスクワ地方にあり、

地形は穏やかです。

決定 1. 穀物粉塵の MPE を決定します。

M pdv = 、mg / m 3

MPEの定義から、C m \u003d C pdc - C f \u003d 0.5-0.1 \u003d 0.4 mg / m 3、

ガスと空気の混合気の流量 V 1 = ,

DT \u003d T g - T in \u003d 25 - (-14) \u003d 39 o C、

発光パラメータを決定します: f =1000 、 それから

m = 1/(0.67+0.1 + 0.34 ) = 1/(0.67 + 0.1 +0.34 ) = 0.8 。

Vm = 0.65 、 それから

n \u003d 0.532V m 2 - 2.13V m + 3.13 \u003d 0.532 × 0.94 2 - 2.13 × 0.94 + 3.13 \u003d 1.59、および

M pdv = g/s。

2. 処理プラントの選択とそのパラメータの決定。

a) 集塵設備の選択は、カタログと表に従って行われます (「食品産業企業における換気、空調および空気浄化」E.A. Shtokman、V.A. Shilov、E.E. Novgorodsky et al.、M.、1997)。 選択基準はサイクロンの性能です。 サイクロンの効率が最大になるガスと空気の混合物の流量。 問題を解決するときは、次の表を使用します。

最初の行には単一のサイクロンのデータが含まれ、2 番目の行にはバッテリー サイクロンのデータが含まれています。

計算された性能が表の値の範囲内にある場合、最も近い高い性能を備えた集塵プラントの設計が選択されます。

処理プラントの時間当たりの生産性を決定します。

V h \u003d V 1 × 3600 \u003d 1.18 × 3600 \u003d 4250 m 3 / h

表によれば、最も近い大きい値V h = 4500 m 3 / hに従って、直径800 mmの単一サイクロンTsN-11の形の集塵設備を選択します。

b) 申請書の図 1 のグラフによると、平均粉塵粒子径 4 μm の集塵プラントの効率は hoch = 70% です。

c) サイクロンの出口 (発生源の入口) での粉塵の濃度を測定します。

C アウト =

浄化された空気中の粉塵の最大濃度 C in は次のように決定されます。

Cin= .

C in の実際の値が 1695 mg/m 3 より大きい場合、集塵プラントは望ましい効果を発揮しません。 この場合、より高度な洗浄方法を使用する必要があります。

3. 汚染指標の決定

P = ,

ここで、M は汚染物質排出量 g/s、

汚染指標は、バックグラウンド濃度を考慮して、単位時間あたりに発生源から放出される汚染物質を「溶解」するのにどれだけのきれいな空気が必要か (MPC まで) を示します。

P = .

年間汚染指数は総汚染指数です。 それを決定するには、年間の穀物粉塵排出量を求めます。

M年\u003d 3.6 × M MPE × T × d × 10 -3 \u003d 3.6 × 0.6 × 8 × 250 × 10 -3 \u003d 4.32 t /年、その後

åR = .

汚染指数は、異なる排出源の比較評価に必要です。

比較のために、同じ期間の前の問題から二酸化硫黄の EP を計算してみましょう。

M年\u003d 3.6 × M MPE × T × d × 10 -3 \u003d 3.6 × 0.71 × 8 × 250 × 10 -3 \u003d 5.11 t /年、その後

åR =

そして結論として、付録に記載されている寸法に従って、任意の縮尺で選択したサイクロンのスケッチを描く必要があります。

汚染管理。 環境被害に対する支払い。

汚染物質の量を計算するとき、つまり 噴出質量は次の 2 つの量によって決まります。 総排出量 (t/年) および最大 1 回排出量 (g/s)。 総排出量は、特定の発生源または発生源グループによる大気汚染の一般的な評価に使用され、環境保護システムの汚染に対する支払いを計算する基礎にもなります。

最大 1 回排出量は、特定の時点での大気汚染の状態を評価することを可能にし、汚染物質の最大表面濃度と大気中の拡散を計算するための初期値です。

大気中への汚染物質の排出を削減するための対策を策定する際には、各発生源が企業が所在する地域の大気汚染の全体像にどのような影響を与えているかを知る必要があります。

TSV - 一時的に合意されたリリース。 特定の企業または同じ地域にある企業グループ（S F が大きい）の場合、MPE 値は 客観的な理由現時点では達成できない場合、大気汚染からの保護に対する国家管理を担当する機関との合意により、天然資源の使用者には、MPE 値までの排出量の段階的削減を採用した TSS が割り当てられます。そしてそのための具体的な対策の開発。

支払いは、環境に対する次の種類の有害な影響に対して徴収されます。 - 固定および移動発生源からの大気中への汚染物質の排出。

地表水域および地下水域への汚染物質の排出。

廃棄物の処理;

博士。 有害な影響の種類（騒音、振動、電磁波および放射線の影響など）。

基本的な支払い基準には次の 2 種類があります。

a) 許容範囲内での汚染物質の排出、排出および廃棄物の処理について

b) 確立された制限（一時的に合意された基準）内での汚染物質の排出、排出および廃棄物の処理。

基本支払率は、環境保護制度や公衆衛生に対する危険性の程度を考慮して、汚染物質（廃棄物）成分ごとに設定されています。

環境汚染に対する汚染料の率は、2003 年 6 月 12 日付けのロシア連邦政府令第 2 号に規定されています。 第 344 号「固定および移動発生源による大気中への汚染物質の排出、地表水域および地下水域への汚染物質の排出、生産および消費廃棄物の処分に関する支払い基準について」1 トンあたりルーブル:

自然利用者に対して設定された基準を超えない汚染物質の排出に対する支払い:

П = С Н × М Ф、М Ф £ М Н では、

ここで、МФは汚染物質の実際の排出量、t/年です。

МН は、この汚染物質の最大許容基準です。

СН は、許容排出基準の範囲内でのこの汚染物質 1 トンの排出に対する支払い率、rub/t です。

確立された排出制限内での汚染物質排出に対する支払い:

P \u003d C L (MF - M N) + C N M N、M N 付き< М Ф < М Л, где

C L - 確立された排出制限内での 1 トンの汚染物質の排出に対する支払い率、rub / t。

M L は、特定の汚染物質の排出量に対する確立された制限値 (t/年) です。

汚染物質の超過排出に対する支払い:

P \u003d 5 × S L (M F - M L) + S L (M L - M N) + S N × M N、MF > M L。

自然利用者に対して汚染物質の排出基準が定められていない場合の汚染物質の排出に対する支払いまたは罰金：

P = 5 × S L × M F

最大許容排出量、汚染物質の排出、廃棄物処理に対する支払いは、製品（作業、サービス）のコストを犠牲にして行われ、それを超える場合には、自然利用者が自由に使える利益を犠牲にして行われます。

環境汚染に対する支払いは次の機関によって受け取られます。

連邦予算の19%、

連盟主体の予算の81％。

タスク No. 3. 「パン屋の例における技術排出量と環境汚染に対する支払いの計算」

エチルアルコール、酢酸、アセトアルデヒドなどの汚染物質の大部分はベーキングチャンバー内で生成され、自然通風により排気ダクトを通って除去されるか、少なくとも高さ 10 ～ 15 m の金属パイプまたはシャフトを通って大気中に放出されます。 . 小麦粉粉塵の排出は主に小麦粉倉庫で発生します。 天然ガスがベーキングチャンバーで燃焼すると、窒素と炭素の酸化物が形成されます。

初期データ:

1. モスクワのベーカリーの年間生産量 - ベーカリー製品、年間 20,000 トン。 小麦粉からのベーカリー製品 - 8,000 トン/年、ライ麦粉からのベーカリー製品 - 5,000 トン/年、ミックスロールからのベーカリー製品 - 7,000 トン/年。

2. レシピロール: 小麦粉 30%、ライ麦粉 70%

3. 小麦粉の保管状態 - バルク。

4. 炉およびボイラーの燃料 - 天然ガス。

I. パン屋の技術的排出。

II. MPE の場合、大気汚染に対する支払い:

エチルアルコール - 21トン/年、

酢酸 - 1.5 t/年 (SSV - 2.6 t/年)、

酢酸アルデヒド - 1 t/年、

小麦粉粉 - 0.5 t/年、

窒素酸化物 - 6.2 トン/年、

炭素酸化物 - 6 トン/年。

1. KhP の全ロシア研究所の方法論に従って、ベーカリー製品を焼く際の技術的排出量は、特定の指標の方法によって決定されます。

M \u003d B × m、ここで

M は単位時間当たりの汚染物質排出量 (kg)、

B - 同じ期間の生産量（トン）、

m は、生産単位当たりの汚染物質排出量の特定の指標、kg/t です。

汚染物質の特定排出量 (完成製品 1 トンあたりの kg)。

1. エチルアルコール：小麦粉から作られたベーカリー製品 - 1.1 kg / t、

ライ麦粉から作られたベーカリー製品 - 0.98 kg / t。

2. 酢酸：小麦粉から作られたベーカリー製品 - 0.1 kg / t、

ライ麦粉から作られたベーカリー製品 – 0.2 kg/t。

3. 酢​​酸アルデヒド - 0.04 kg / t。

4. 小麦粉ダスト - 0.024 kg/t (小麦粉のバルク保管の場合)、0.043 kg/t (小麦粉のコンテナ保管の場合)。

5.窒素酸化物 - 0.31 kg / t。

6. 炭素酸化物 - 0.3 kg/t。

I. 技術的排出量の計算:

1. エチルアルコール:

M 1 \u003d 8000 × 1.1 \u003d 8800 kg /年;

M 2 \u003d 5000 × 0.98 \u003d 4900 kg /年;

M 3 \u003d 7000 (1.1 × 0.3 + 0.98 × 0.7) \u003d 7133 kg / 年;

総排出量M \u003d M 1 + M 2 + M 3 \u003d 8800 + 4900 + 7133 \u003d 20913 kg /年。

2. 酢酸:

小麦粉を原料としたベーカリー製品

M 1 \u003d 8000 × 0.1 \u003d 800 kg /年;

ライ麦粉から作られたベーカリー製品

M 2 \u003d 5000 × 0.2 \u003d 1000 kg /年;

ミックスロールのベーカリー製品

M 3 \u003d 7000 (0.1 × 0.3 + 0.2 × 0.7) \u003d 1190 kg / 年、

総排出量M \u003d M 1 + M 2 + M 3 \u003d 800 + 1000 + 1190 \u003d 2990 kg /年。

3. 酢​​酸アルデヒドМ = 20000 × 0.04 = 800 kg/年。

4. 小麦粉ダストМ = 20000 × 0.024 = 480 kg/年。

5. 窒素酸化物 М = 20000 × 0.31 = 6200 kg/年。

6. 炭素酸化物 М = 20000 × 0.3 = 6000 kg/年。

II. 環境保護システムの汚染に対する支払いの計算。

1. エチルアルコール: M N = 21 t/年、MF = 20.913 t/年 Þ P = C N × M f = 0.4 × 20.913 = 8.365 ルーブル。

2.酢酸：M N \u003d 1.5 t/年、M L \u003d 2.6 t/年、MF \u003d 2.99 t/年 Þ P \u003d 5C L (MF -M L) + C L (M L - M N) + C N × M N =

5 × 175 × (2.99-2.6) + 175 × (2.6 - 1.5) + 35 × 1.5 = 586.25 ルーブル。

3.酢酸アルデヒド：M H \u003d 1 t /年、MF \u003d 0.8 t /年Þ P \u003d C H × M F \u003d 68 × 0.8 \u003d 54.4ルーブル。

4. 小麦粉：M N = 0.5 t/年、MF = 0.48 t/年 Þ P = C N × MF = 13.7 × 0.48 = 6.576 ルーブル。

5. 窒素酸化物: M N = 6.2 t/年、MF = 6.2 t/年 Þ P = C N × MF = 35 × 6.2 = 217 ルーブル。

6. 酸化炭素: М Н = 6 t/年、М Ф = 6 t/年 Þ

P \u003d C N × M F \u003d 0.6 × 6 \u003d 3.6ルーブル。

ロシア連邦中央地域の環境要因を考慮した係数 = 大気の場合は 1.9、都市の場合は 1.2 です。

åP \u003d 876.191 1.9 1.2 \u003d 1997.72 ルーブル

制御タスク。

演習 1

* この作品は科学的作品ではなく、最終的な認定作品でもありません。収集した情報を処理、構造化、フォーマットした結果であり、教育作品を自主的に準備するための資料として使用することを目的としています。

大気の保護 大気は、気団の水平方向および垂直方向への素早い動きと高速度の両方により、非常に高いダイナミズムを特徴とし、その中で起こるさまざまな物理的および化学的反応。 大気は、多数の多様な人為的および自然的要因の影響下にある巨大な「化学の大釜」とみなされています。 大気中に放出されるガスやエアロゾルは、高い反応性を特徴としています。 燃料の燃焼や森林火災の際に発生する粉塵や煤は重金属や放射性核種を吸着し、地表に堆積すると広大な地域を汚染し、呼吸器から人体に侵入する可能性があります。 大気汚染とは、外気の質や組成に影響を与えるほどの量の物質が直接または間接的に大気中に導入され、人間、生物および無生物の自然、生態系、 建材、天然資源 - 環境全体。 不純物から空気を浄化します。 雰囲気をマイナスから守るために 人為的影響次の手段を使用します。 - 技術プロセスのエコロジー化。 - 有害な不純物からのガス排出の浄化。 - 大気中へのガス排出の拡散。 - 衛生保護ゾーンの配置、建築および計画ソリューション。 無駄のない、無駄の少ない技術 これらのプロセスのエコロジー化は、有害な汚染物質が大気中に入るのを排除する、閉じた技術サイクル、無駄のない、無駄の少ない技術を生み出すことです。 有害なガスの排出から生物圏を保護するための最も信頼性が高く、最も経済的な方法は、無駄のない生産、または無駄のない技術への移行です。 「無駄のない技術」という用語は、学会員のN.N.氏によって最初に提案されました。 セミノフ。 これは、閉じた物質とエネルギーの流れを備えた最適な技術システムの構築を意味します。 このような生産では、廃水、大気中への有害な排出物、固形廃棄物が発生してはならず、自然の貯水池からの水を消費してはなりません。 つまり、原材料とエネルギーのすべての構成要素を閉じたサイクルで合理的に使用する、生産の組織と機能の原則を理解しています：（一次原材料 - 生産 - 消費 - 二次原材料）。 もちろん、「廃棄物を出さない生産」という概念は多少恣意的なものです。 実際の状況では、無駄を完全に排除し、生産による環境への影響を取り除くことは不可能であるため、これは理想的な生産モデルです。 より正確には、そのようなシステムは、排出量が最小限に抑えられ、自然生態系へのダメージが最小限に抑えられる、低廃棄物システムと呼ばれるべきです。 低廃棄物技術は、廃棄物のない生産を実現するための中間ステップです。 現在、生物圏保護のいくつかの主要分野が特定されており、最終的には無駄のない技術の創出につながります。 1) 閉鎖サイクルで動作する根本的に新しい技術プロセスとシステムの開発と実装。主な量の廃棄物の形成。 2) 生産および消費廃棄物の二次原料としての処理。 3) 複合体内の原材料と廃棄物の物質の流れの閉鎖構造を備えた地域産業複合体の形成 a． 経済性と 合理的な使用 天然資源には正当化は必要ありません。 世界中で原材料の必要性が常に高まっており、その生産はますます高価になっています。 部門を超えた問題であるため、廃棄物を少なく、無駄のない技術の開発と二次資源の合理的な使用には、部門を超えた決定を採用する必要があります。 主要な量の廃棄物の形成を排除することを可能にする、閉鎖サイクルで動作する根本的に新しい技術プロセスとシステムの開発と実装が、技術進歩の主な方向性です。 有害な不純物からのガス排出の浄化 ガス排出は、除去と制御の組織（組織化されたものと未組織のもの）、温度（加熱されたものと冷たいもの）に従って分類されます。 組織化排出物とは、特別に構築されたガスダクト、空気ダクト、パイプを通って大気中に入る排出物です。 未組織とは、機器の漏れの結果として無方向のガス流の形で大気中に入る産業排出物を指します。 製品の積み下ろし、保管場所におけるガス吸引設備の不在または作動不良。 産業排出物による大気汚染を軽減するために、ガス精製システムが使用されています。 ガス洗浄とは、ガスからの分離、または産業発生源からの汚染物質の無害化を意味すると理解されています。 大気保護手段は、人間の環境の空気中の有害物質の存在を MPC を超えないレベルに制限する必要があります。 すべての場合において、次の条件を遵守する必要があります:С+Сph 30 μm。 d = 5 ～ 30 μm の粒子の場合、精製度は 80% に低下し、d == 2 ～ 5 μm の場合、精製度は 40% 未満になります。 サイクロンで50％捕集する粒子径は実験式で求められ、高性能サイクロンの耐水圧は約1080Paとなります。 Qi クローンは、エアロゾルからの粗ガスおよび中ガスの精製に広く使用されています。 別のタイプの遠心集塵機は、沈降ケーシング内に配置されたローターとファンの両方で構成されるロトクロンです。 回転するファンブレードは、塵を集塵装置につながるチャネルに導きます。 サイクロン装置は、装置内に可動部品がなく、最大 500 ℃ のガス温度での動作の信頼性が高く、乾式集塵、装置のほぼ一定の水圧抵抗、製造の容易さ、高度な性能などの理由から、業界で最も一般的です。浄化の。 欠点: 高い水圧抵抗 1250 ～ 1500 Pa、5 ミクロン未満の粒子の捕捉が不十分。 フィルターはガスを浄化するためにも使用されます。 ろ過は、精製されたガスがさまざまなフィルター材料を通過することに基づいています。 フィルタバッフルは繊維状および粒状の要素で構成され、条件により次のタイプに分類されます。 柔軟な多孔質パーティション - 天然繊維、合成繊維、または鉱物繊維からの生地材料、不織布繊維材料（フェルト、紙、ボール紙）、気泡シート（発泡ゴム、ポリウレタンフォーム、膜フィルター）。 ろ過は、微細ガスを精製するための非常に一般的な技術です。 その利点は、装置のコストが比較的低いこと (サーメットフィルターを除く) と、精密精製の効率が高いことです。 濾過の欠点は、水圧抵抗が高いことと、フィルター材が塵ですぐに詰まることです。 産業企業からのガス状物質の排出の浄化 現在、無駄のない技術は初期段階にあり、完全に無駄のない企業はまだ存在していませんが、ガス浄化の主なタスクは、ガス状不純物中の有毒不純物の含有量を最大許容濃度にすることです。 (MPC) 衛生基準によって確立されています。 ガス状および蒸気状の有毒不純物からガス状排出物を洗浄するための工業的方法は、主に 5 つのグループに分類できます。 1 吸収法 - 液体である吸収剤 (アブソーバー) によるガス状混合物の個々の成分の吸収で構成されます。 産業で使用される吸収剤は、次の指標に従って評価されます。 1) 吸収能力、つまり、温度と圧力に応じた吸収剤中の抽出成分の溶解度。 2) 選択性。分離されるガスの溶解度とその吸収速度の比によって特徴付けられます。 3) 吸収剤蒸気による精製ガスの汚染を避けるための最小蒸気圧。 ４）安さ。 5) 機器に腐食性の影響がないこと。 水、アンモニア、苛性アルカリおよび炭酸アルカリの溶液、マンガン塩、エタノールアミン、油、水酸化カルシウムの懸濁液、酸化マンガンおよび酸化マグネシウム、硫酸マグネシウムなどが吸収剤として使用されます。水中のフッ化水素は吸収剤として使用され、硫酸は水蒸気を捕捉するために使用され、油は芳香族炭化水素を捕捉するために使用されます。 不純物の吸収には通常、吸収溶液の再生と洗浄サイクルの開始時の吸収溶液の戻しが伴うため、吸収洗浄は連続的であり、原則として周期的なプロセスです。 物理吸収中、加熱および減圧によって吸収剤の再生が行われ、その結果、吸収された混合気体が脱着および濃縮されます。 精製プロセスを実行するには、さまざまな設計の吸収体 (フィルム、パック、チューブ状など) が使用されます。 最も一般的な充填スクラバーは、二酸化硫黄、硫化水素、塩化水素、塩素、酸化炭素および二酸化炭素、フェノールなどからガスを精製するために使用されます。充填スクラバーでは、低強度の流体力学により物質移動プロセスの速度が遅くなります。これらの反応器は、０．０２〜０．７ｍ／秒のガス速度で運転される。 したがって、装置の体積が大きくなり、設置が煩雑となる。 吸収法の特徴は、プロセスの連続性と多用途性、経済性、およびガスから大量の不純物を抽出できることです。 この方法の欠点は、充填スクラバー、バブリング装置、さらには泡装置でも、有害な不純物を十分に高度に抽出し（MPCまで）、多数の精製段階を経なければ吸収剤を完全に再生できないことです。 したがって、湿式洗浄のフローシートは、通常、複雑で多段であり、クリーンな反応器 (特にスクラバー) は大きな体積を持っています。 ガス状および蒸気状の不純物から排気ガスを湿式吸収精製するプロセスは、それが循環的で無駄がない場合にのみ適切です。 しかし、循環湿式洗浄システムは、ダスト洗浄およびガス冷却と組み合わせた場合にのみ競争力を発揮します。 2. 化学吸着法は、固体および液体の吸収剤によるガスおよび蒸気の吸収に基づいており、その結果、低揮発性および低溶解度の化合物が形成されます。 ガス精製の化学吸着プロセスのほとんどは可逆的です。つまり、吸収溶液の温度が上昇すると、化学吸着中に形成された化合物が分解し、吸収溶液の活性成分が再生され、吸収溶液から吸収された混合物の脱着が起こります。ガス。 この技術は、循環ガス洗浄システムにおける X 吸着剤の再生の基礎となっています。 化学吸着は、比較的低い初期不純物濃度でのガスの精密精製に特に適用できます。 3. 吸着方法は、発達した比表面積を持つ高度に多孔性の物質である固体の表面による有害なガス不純物の捕捉に基づいています。 吸着法は、ガスと蒸気の混合物の成分への分離、画分の分離、ガスの乾燥、ガス排気の衛生的な洗浄など、さまざまな技術的目的に使用されています。 近年、有害なガス状物質から大気を保護する確実な手段として吸着法が注目されており、有毒ガス状物質を濃縮して利用することが可能となっています。 ガス洗浄に最もよく使用される工業用吸着剤は、活性炭、シリカゲル、アルミニウムゲル、天然ゼオライトおよび合成ゼオライト (モレキュラーシーブ) です。 工業用吸着剤の主な要件は、高い吸収能力、作用の選択性（選択性）、熱安定性、表面の構造や特性を変化させずに長い耐用年数、そして容易に再生できることです。 活性炭は、その高い吸収能力と再生の容易さから、衛生ガスの洗浄に最もよく使用されます。 吸着剤のさまざまな設計が知られています（垂直型、低流量で使用、水平型、高流量で使用、環状）。 ガスの精製は、固定吸着床と移動層を通じて行われます。 精製されたガスは、0.05 ～ 0.3 m/s の速度で吸着器を通過します。 洗浄後、吸着器は再生に切り替わります。 複数の反応器で構成される吸着プラントは、同時にいくつかの反応器が洗浄段階にあり、他の反応器が再生や冷却などの段階にあるため、一般に連続的に運転されます。再生は、たとえば加熱によって行われます。 、燃やすことによって 有機物 、生蒸気または過熱蒸気、空気、不活性ガス（窒素）を通過させます。 場合によっては、活性を失った（ほこりや樹脂によって保護された）吸着剤が完全に交換されることがあります。 最も有望なものは、移動または懸濁した吸着床を備えた反応器でのガス吸着精製の連続循環プロセスであり、高いガス流量（周期的反応器よりも一桁高い）、高いガス生産性、および作業強度を特徴としています。 吸着ガス精製法の一般的な利点: 1) 有毒不純物からガスを徹底的に精製します。 2) これらの不純物の再生が比較的容易で、商品への変換や生産への復帰が容易であること。 したがって、無駄のない技術の原則が実現されます。 吸着法は、排ガスの衛生浄化の最終段階として、低濃度で含まれる有毒不純物（有機化合物、水銀蒸気など）を除去する場合に特に合理的です。 ほとんどの吸着プラントの欠点 - 周期性 4. 接触酸化の方法 - は、触媒の存在下で精製されるガスから不純物を除去することに基づいています。 触媒の作用は、触媒と反応物との中間的な化学相互作用として現れ、中間化合物の形成をもたらします。 金属やその化合物（銅、マンガンなどの酸化物）を触媒として使用しており、触媒の形状は球状、リング状などがあります。 この方法は、内燃機関の排気ガスを浄化するために特に広く使用されています。 触媒反応の結果、ガス中の不純物は他の化合物に変換されます。つまり、上記で検討した方法とは異なり、不純物はガスから除去されませんが、排気ガス中にその存在が許容される無害な化合物に変換されます。 、または化合物になり、ガス流から簡単に除去されます。 形成された物質を除去する場合は、追加の操作が必要になります (液体または固体の吸着剤による抽出など)。 触媒法は、比較的低温および常圧で、また非常に低い不純物の初期濃度で有毒不純物（最大 99.9%）からガスを徹底的に精製できるため、より普及しています。 触媒法により、反応熱の利用が可能になります。 エネルギー技術システムを構築します。 触媒処理プラントは操作が簡単で、サイズも小さいです。 多くの触媒精製プロセスの欠点は、他の方法 (吸収、吸着) でガスから除去する必要がある新しい物質が生成されることであり、これにより設備が複雑になり、全体的な経済効果が減少します。 5. 熱的方法は、高温アフターバーニングによって大気中に放出される前にガスを浄化することから成ります。 ガス排出物を中和するための熱的方法は、高濃度の可燃性有機汚染物質または一酸化炭素に適用できます。 最も簡単な方法- フレア - 可燃性汚染物質の濃度が可燃性下限に近い場合に発生する可能性があります。 この場合、不純物が燃料となり、プロセス温度は750～900℃となり、不純物の燃焼熱を利用することができる。 可燃性不純物の濃度が可燃下限未満の場合は、外部から熱を供給する必要があります。 ほとんどの場合、その熱はすべて、可燃性ガスの添加と精製されるガス内での燃焼によって供給されます。 可燃性ガスは熱回収システムを通過し、大気中に放出されます。 このようなエネルギー技術スキームは、可燃性不純物の含有量が十分に高い状態で使用されますが、そうでない場合は、追加される可燃性ガスの消費量が増加します。 大気中への粉塵やガスの排出。 どのような洗浄方法であっても、大気中に放出される塵やガスの一部は空気中に残ります。 ガス状排出物の散逸は、不純物の危険な濃度を対応する MPC のレベルまで低減するために使用されます。 分散プロセスを実行するには、パイプ、換気装置などのさまざまな技術的手段が使用されます。 排出物の拡散プロセスは、大気の状態、企業や排出源の所在地、地形の性質などによって大きく影響されます。不純物の水平方向の動きは主に風速によって決まり、垂直方向の動きは主に決まります。は垂直方向の温度分布によって決まります。 組織的な高排出源のトーチより上の大気中の有害物質の濃度を分布させると、大気汚染の 3 つのゾーンが区別されます。 1. 大気の表層における有害物質の含有量が比較的低いことを特徴とする排出ガスの移動。 2. 有害物質の含有量が最大であり、汚染レベルが徐々に低下するスモークゾーン。 このゾーンは住民にとって最も危険です。 このゾーンの寸法は、気象条件に応じて、パイプの高さの 10 ～ 49 の範囲内になります。 3. 汚染レベルが徐々に低下するゾーン。 精製によって MPC を達成することが不可能な場合は、有毒物質の希釈を繰り返したり、高濃度のガスを使用してガスを放出したりすることがあります。 煙突大気の上層に不純物を分散させるため。 パイプの高さおよびその他の要因に応じて大気の下層の不純物濃度を理論的に決定することは、大気中の乱流拡散の法則に関連しており、まだ十分に開発されていません。 呼吸レベルでの大気下層の有毒物質の MPC を確保するために必要なパイプの高さは、次のような近似式によって決定されます。 MPE = ここで、MPE は有害な不純物の大気中への最大許容放出量です。大気中の表面空気層におけるこれらの物質の濃度が MPC、g/s 以下であることを保証します。 H - パイプの高さ、m; V はガス放出量 m^s です。 Δ t は、ガス排出温度と周囲空気の温度の差、°Сです。 Aは、空気中の有害物質の垂直方向および水平方向の拡散条件を決定する係数です。 Fは大気中の有害物質の沈降速度を考慮した無次元係数です。 t は、パイプの口からガスが逃げる条件を考慮した係数で、グラフで、または次の式で近似的に決定されます。 衛生保護ゾーンの配置 衛生保護ゾーンは、有害な生産要素の影響から住民を保護するために、産業汚染の発生源を住宅や公共の建物から分離する帯です。 衛生保護区域の幅は、生産等級、有害性の程度、大気中に放出される物質の量に応じて設定され、50～1000メートルとされています。 。 ゾーンには 3 つのタイプがあります。 円形、住宅開発を伴う企業の完全な環境。 企業の部分的な環境に住宅用の建物があり、自然の障壁が工場に隣接している部門別。 台形、企業が住宅地から分離されている場合。 保護ゾーンの装置 - 援助保護は非常に費用のかかる事業であるため、道路や通信などの延長が必要になります。 構造的および計画的な対策には、排出源の正しい相互配置が含まれます。 和解風向き、風がよく吹く産業企業の建設のための平らで高台の場所の選択、集落を迂回する道路の建設などを考慮に入れます。

ロシアの大気汚染の抑制は、約 350 の都市で実施されています。 この監視システムには 1,200 のステーションが含まれており、人口 10 万人以上の都市および大規模な工業企業が存在する都市のほぼすべてをカバーしています。

大気保護手段は、人間の環境の空気中の有害物質の存在を MPC を超えないレベルに制限する必要があります。 すべての場合において、次の条件を満たす必要があります。

C+sf MPC(1)

各有害物質 (sf - バックグラウンド濃度) について。

この要件への準拠は、有害物質の発生場所での局在化、部屋または機器からの除去、および大気への拡散によって達成されます。 同時に大気中の有害物質の濃度が MPC を超えた場合、排気システムに設置された浄化装置で有害物質が浄化されます。 最も一般的なのは、換気、技術的および輸送用排気システムです。

実際には、大気を保護するために次のオプションが実装されています。

• - 一般換気による敷地内からの有毒物質の除去。
• - 装置内の浄化後の空気が供給空気の規制要件を満たしている場合、局所換気による有毒物質の生成ゾーンでの局在化、特殊な装置での汚染空気の浄化、および産業または家庭用施設への戻し。
• - 局所換気、特殊装置による汚染空気の浄化、大気中への放出および拡散による有毒物質の形成ゾーン内での局在化。
• - 特殊装置における技術的ガス排出、大気中への排出および拡散の浄化。 場合によっては、排気ガスは放出される前に大気で希釈されます。
• - 特殊ユニットでの内燃機関などの発電所からの排気ガスを浄化し、大気または生産エリア（鉱山、採石場、貯蔵施設など）に放出する。

人口密集地域の大気中の有害物質の MPC に準拠するために、排気換気システム、さまざまな技術および発電所からの有害物質の最大許容排出量 (MAE) が確立されています。

換気および大気中への技術的排出を浄化するための装置は、集塵機（乾式、電気式、フィルター、湿式）に分類されます。 ミストエリミネーター（低速および高速）。 蒸気とガスを捕捉するための装置（吸収、化学吸着、吸着および中和剤）。 多段階洗浄装置（粉塵およびガストラップ、ミストおよび固体不純物トラップ、多段階ダストトラップ）。 彼らの作品は多くのパラメーターによって特徴付けられます。 主なものは、洗浄活動、油圧抵抗、電力消費です。

洗浄効率

\u003d (svh - svh) / svh (2)

ここで、svh および svh - 装置の前後のガス中の不純物の質量濃度。

乾式集塵機 - さまざまなタイプのサイクロンが、粒子からガスを除去するために広く使用されています。

電気洗浄（電気集塵機）は、ガス中に浮遊する塵や霧の粒子を除去する最先端のタイプのガス洗浄の 1 つです。 このプロセスは、コロナ放電ゾーンでのガスの衝撃イオン化、イオン電荷の不純物粒子への移動、および不純物粒子の収集電極とコロナ電極への堆積に基づいています。 このために、エレクトロフィルターが使用されます。

排出ガスを高効率で浄化するには、多段階の浄化装置を使用する必要があります。 この場合、精製されるガスは、複数の自律精製装置、または複数の精製段階を含む 1 つのユニットを順番に通過します。

このような溶液は、固体不純物から高効率のガス精製に使用されます。 固体およびガス状の不純物を同時に精製します。 固体不純物を除去するときや液体を滴下するときなど。多段階洗浄は空気浄化システムで広く使用されており、その後室内に戻ります。

大気中へのガス排出を浄化する方法

吸収器ユニットで行われる吸収精製方法は最も単純で高度な精製が可能ですが、大型の装置と吸収液の精製が必要です。 に基づく 化学反応二酸化硫黄などのガスと吸収性懸濁液（アルカリ溶液：石灰石、アンモニア、石灰）の間。 この方法では、ガス状の有害な不純物を固体の多孔質体（吸着剤）の表面に堆積させます。 後者は、水蒸気で加熱することによる脱着によって抽出することができる。

空気中の可燃性炭素質有害物質の酸化方法は、炎中で燃焼して CO2 と水が生成する方法であり、熱酸化方法は、加熱してバーナーに供給する方法です。

固体触媒を用いた接触酸化とは、二酸化硫黄がマンガン化合物または硫酸の形で触媒を通過することです。

還元剤（水素、アンモニア、炭化水素、一酸化炭素）は、還元反応と分解反応を利用した触媒作用によりガスを精製するために使用されます。 窒素酸化物 NOx の中和は、メタンを使用して行われ、続いて第 2 段階で酸化アルミニウムを使用して生成した一酸化炭素を中和します。

触媒温度以下の温度で特に有毒物質を精製する収着触媒法が有望である。

吸着酸化法も有望と思われる。 これは、少量の有害な成分を物理的に吸着し、続いて吸着した物質を特殊なガス流で熱触媒または熱アフターバーニング反応器に吹き込むことで構成されます。

の 主要都市大気汚染による人体への悪影響を軽減するために、特別な都市計画措置が使用されます。住宅地の区域開発。低い建物が道路に近い場合は、次に高い建物が保護され、子供たちや医療機関が配置されます。 交差点のない交通インターチェンジ、景観整備。

大気保護

大気は環境の重要な要素の 1 つです。

「大気保護のためのO6法」はこの問題を包括的にカバーしている。 彼はこれまでに開発された要件を要約し、実際にそれが正当であることを証明しました。 たとえば、生産施設（新設または改築）が稼働中に汚染源や大気へのその他の悪影響の原因となる場合、その稼働を禁止する規則の導入です。 大気中の汚染物質の最大許容濃度の規制に関する規則がさらに発展しました。

大気のみに関する州の衛生法は、単独で作用するほとんどの化学物質およびその組み合わせに対して MPC を確立しました。

衛生基準はビジネスリーダーに対する州の要件です。 それらの実施は、保健省および州生態委員会の州衛生監督機関によって監視される必要があります。

大気を衛生的に保護するために非常に重要なのは、大気を汚染する設計中、建設中および再建された施設を考慮した新たな大気汚染源の特定、都市、町および産業のマスタープランの開発と実施の管理です。産業企業の所在地と衛生保護区域の観点から、センターを評価します。

「大気の保護に関する法律」は、大気中への汚染物質の最大許容放出基準を確立するための要件を規定しています。 このような基準は、固定汚染源ごと、車両のモデルごと、その他の移動車両および施設ごとに確立されます。 これらは、特定の地域のすべての汚染源からの有害な排出量の合計が大気汚染物質の MPC 基準を超えないように決定されます。 最大許容排出量は、最大許容濃度のみを考慮して設定されます。

植物保護製品、鉱物肥料、その他の製剤の使用に関する法律の要件は非常に重要です。 すべての法的措置は、大気汚染を防止することを目的とした予防システムを構成します。

法律は、その要件の履行を管理するだけでなく、その違反に対する責任も規定しています。 特別な記事で役割を定義する 公的機関大気環境を保護するための措置を実施するにあたり、国民は積極的に推進することが義務付けられています。 政府機関なぜなら、広範な国民の参加によってのみ、この法律の規定を実施することが可能となるからである。 したがって、国は、大気の良好な状態を維持し、その回復と改善を重視していると述べています。 最高のコンディション人々の生活 - 仕事、生活、レクリエーション、健康保護。

企業またはその個々の建物や構造物は、その技術プロセスが大気中への有害で不快な臭いの物質の放出源となっており、衛生保護ゾーンによって住宅の建物から分離されています。 企業および施設の衛生保護ゾーンは、必要かつ適切に正当化された場合、以下の理由に応じて 3 倍を超えずに拡大することができます。 b) 排出物を浄化する方法の欠如。 c) 必要に応じて、大気汚染の可能性がある区域内の企業に対して風下側に住宅建物を配置する。 d) 風配図およびその他の不利な地域条件（例えば、頻繁な静寂や霧）。 e) まだ研究が不十分で衛生的に有害な新しい産業の建設。

化学、石油精製、冶金、機械製造、その他の産業の大企業の個々のグループまたは複合施設、および大気中に高濃度のさまざまな有害物質を生成する排出物を伴う火力発電所の衛生保護区域のサイズ。健康と衛生に対する特に悪影響 - 国民の衛生的な生活条件は、保健省とロシアのゴストロイ庁の共同決定により、それぞれの具体的なケースに応じて確立されます。

衛生保護ゾーンの有効性を高めるために、その区域に樹木、低木、草本植物が植えられ、産業上の粉塵やガスの濃度が減少します。 植物に有害なガスで大気を集中的に汚染する企業の衛生保護区域では、産業排出物の攻撃性の程度と濃度を考慮して、最もガス耐性の高い樹木、低木、草を栽培する必要があります。 植物にとって特に有害なのは、化学産業（硫黄酸および無水硫酸、硫化水素、硫酸、硝酸、フッ酸、亜臭素酸、塩素、フッ素、アンモニアなど）、鉄および非鉄冶金、石炭および火力発電産業からの排出物です。