УДК 62-784.43 Очистка газообразного выброса промышленного

УДК 62-784.43
Очистка газообразного выброса промышленного предприятия от дурнопахнущего
вещества – сероводорода
Даниленко А.А., НИУ ИТМО, г. Санкт-Петербург
Научный руководитель – к.т.н., доцент Ульянов Н.Б., НИУ ИТМО, г. Санкт-Петербург
Вопрос очистки газообразных выбросов от дурнопахнущих веществ сегодня особенно
актуален в связи с введением в июле 2015 года нового ГОСТ 32673-2014 «Правила
установления нормативов и контроля выбросов дурнопахнущих веществ в атмосферу». В
данном стандарте для обоснования предельно-допустимых концентраций (ПДК) пахучих
веществ, помимо исследования токсичных свойств веществ и их влияния на здоровье людей,
используют результаты рефлекторного воздействия запаха на человека. Необходимость
нормирования запахов для предприятий чаще всего возникает из-за их близости к
селитебной территории и обращений местных жителей с жалобами.
На любых локальных очистных сооружениях предприятий пищевой промышленности
в воздухе рабочей зоны (постоянного нахождения сотрудников) присутствует
специфический запах. Причиной запаха является бактериальный метаболизм белков с
выделением сероводорода, аминов, в частности индола, скатола и других. Катализаторами
процесса гниения белков в сточных водах предприятий пищевой промышленности являются
поверхностно-активные вещества, используемые для мойки и дезинфекции оборудования и
т.д. Главными компонентами, определяющими специфический запах канализационных
стоков, являются меркаптаны – аналоги сероводорода типа CH3-S-CH3, азотсодержащая
органика и аммиак.
В настоящее время для удаления токсичных дурнопахнущих веществ от сооружений
канализации используются методы, включающие два основных этапа: сбор загрязненного
воздуха и его последующую очистку. Сокращение выбросов в атмосферу и сбор воздуха,
содержащего токсичные газы, осуществляются путем перекрытия поверхностей сооружений,
с которых выделяются токсичные дурнопахнущие вещества. Затем, загрязненный воздух изпод перекрытий направляется на очистку.
Существует много физических, физико-химических и химических способов очистки
газа от сероводорода и его аналогов. Рассмотрим более подробно некоторые из них.
Абсорбционную очистку выбросов в атмосферу применяют для санитарной очистки
газа. Абсорбционной обработке подвергают выбросы, загрязнители которых хорошо
растворяются в абсорбенте. Абсорбцию целесообразно применять, если концентрация
данного компонента в газовом потоке составляет свыше 1%. В качестве абсорбента чаще
всего используют воду или органические жидкости, кипящие при высокой температуре.
Адсорбционный
метод основан
на
поглощении
газообразных
веществ
активированным углем или цеолитами. Особенностью этого процесса является то, что
процесс идет циклически - низкотемпературная адсорбция и затем высокотемпературная
десорбция (или продувка инертным газом). Данный принцип адсорбции реализован в
адсорбционном аппарате ААС-2800 - поступающий в подвод очищаемый газовый поток
равномерно распределяется по сечению слоя сорбента. Сероводород, меркаптан и другие
дурно-пахнущие газообразные вещества, присутствующие в очищаемом газе, поглощаются
сорбентом, а очищенный газ через отвод поступает в газоход и далее – в атмосферу.
Для очистки газов очистных сооружений можно использовать биохимические методы.
Биохимические методы очистки основаны на способности микроорганизмов разрушать и
преобразовывать различные соединения. Разложение веществ происходит под действием
ферментов, вырабатываемых микроорганизмами в среде очищаемых газов. К недостаткам
биохимических методов следует отнести: низкую скорость биохимических реакций, что
увеличивает габариты оборудования; специфичность (высокую избирательность) штаммов
микроорганизмов, что затрудняет переработку многокомпонентных смесей; трудоемкость
переработки смесей переменного состава. Биохимическую газоочистку проводят либо в
биофильтрах, либо в биоскрубберах. Например, биофильтр "ОПВС" кассетного типа устанавливается под крышкой люков шахт, колодцев.
В последнее время начались исследования использования метода электрохимического
окисления сероводорода. При плотности тока 200-800 А/м2 в электролизере с асбестовой или
хлориновой диафрагмой и графитовым анодом достигается 98-99% удаление сульфидов,
меркаптанов и других соединений в результате их анодного окисления до элементарной
серы, тиосульфатов и сульфатов.
В католите накапливается щелочь, которая может быть вновь использована в процессе
абсорбционного поглощения сероводорода из воздуха.
В качестве реагента-окислителя сероводорода и сульфидов может выступать хлор и
его производные. На катоде происходит восстановление молекулы воды. Количество хлора,
образовавшегося при электролизе, зависит от минерализации и температуры электролита,
плотности тока, материала анода и продолжительности электролиза.
В этом методе нет необходимости использовать большое количество дорогих
реагентов, так необходимые абсорбенты можно получить из поваренной соли, а затем
регенерировать в электрохимическом реакторе.
Испытания такой установки в течение 2011-2012 года были проведены на типовой
КНС проекта 902-1-37 в г. Вознесенске и дали положительные результаты концентрация
сероводорода в воздухе, отбираемом из помещения решеток КНС проекта 902-1-37, не
превышала 2,2 мг/м3. При такой концентрации сероводорода в выбрасываемом воздухе
обеспечиваются экологические требования в санитарной зоне возле КНС.
Выводы: из всех рассмотренных методов очистки воздуха от сероводорода на
очистных сооружениях наиболее простым является метод абсорбционно-электрохимической
очистки; в этом процессе нет необходимости применения каких-либо сорбентов, так как эти
сорбенты формируются из растворенных в воде неорганических веществ в необходимых
количествах; энергетические затраты на сам процесс в электрохимическом реакторе
значительно меньше, чем потребление электроэнергии вспомогательными механизмами;
оптимизация процессов тепло–массообмена в аппаратах абсорбционно – электрохимической
установки позволит снизить общие затраты электроэнергии на процесс очистки до 0,15 –
0,20 Вт/м3.
Список литературы:
1. ГОСТ 32673-2014 «Правила установления нормативов и контроля выбросов
дурнопахнущих веществ в атмосферу»
2. Лейбович
Л.И.,
Помазкин
Ю.В.,
Пацурковский
П.А.
Абсорбционноэлектрохимическая очистка воздуха от сероводорода на канализационных насосных
станциях. Экологическая и техногенная безопасность. Охрана окружающей водного и
воздушного бассейнов. / Сб. науч. трудов XX междунар. научно-техн. конф. // - Х.,
УкрВОДГЕО, 2012.
3. Журнал «Водоснабжение и санитарная техника» №10, 2013г. Статья «Мероприятия по
предотвращению распространения неприятных запахов на объектах ГУП «Водоканал
Санкт-Петербург». Рублевская О.Н.
Автор: Даниленко А.А.
Научный руководитель: Ульянов Н.Б.
Зав. кафедрой ПЭ: Сергиенко О.И.