Развитие городов приводит к повышению требований, предъявляемых к качеству воздуха, в том числе, к содержанию в нем дурнопахнущих веществ (ДПВ). Одним из источников ДПВ в атмосферном воздухе населенных пунктов являются очистные сооружения канализации (ОСК), системы транспортировки сточных вод, пункты переработки отходов и т.п.
В статье специалистов НПО ЛИТ «Наилучшие доступные технологии удаления дурнопахнущих веществ из вентиляционных выбросов систем канализации», вышедшей в журнале июньском номере журнала «НДТ», рассмотрены методы очистки воздуха от ДПВ, отнесенные к наилучшим доступным технологиям, а также приведены данные сравнения эффективности удаления ДПВ различными методами.
VodaNews знакомит читателей с анонсом публикации.
Что относится к НДТ согласно ИТС 22-2016
Основными ДПВ, загрязняющими вентиляционный воздух очистных систем канализации и систем транспортировки сточных вод, являются сероводород (до сотен мг/м³), аммиак (до десятков мг/м³), меркаптаны, а также широкий спектр летучих органических соединений (ЛОС) с общей концентрацией 100-200 мг/м³. Ситуация усложняется наличием водяного аэрозоля и повышенной влажности (до 100 %). Очистка такого воздуха от дурнопахнущих веществ в больших объемах является достаточно сложной и дорогостоящей технической задачей.
Существует много различных методов очистки воздуха от ДПВ. На рынке представлено оборудование, использующее как хорошо известные методы (химические скрубберы, адсорберы на основе активного угля, электроразрядные методы), так и новые перспективные технологии очистки (фотосорбционно-каталитический метод, биофильтры).
В настоящее время в Российской Федерации осуществляется разработка нормативно-правовой базы по регламентации порядка получения комплексных экологических разрешений и внедрения наилучших доступных технологий (НДТ). Вопросам очистки воздуха посвящен информационно-технический справочник по НДТ ИТС 22-2016 «Очистка выбросов вредных (загрязняющих) веществ в атмосферный воздух при производстве продукции (товаров), а также при проведении работ и оказании услуг на крупных предприятиях». Данный справочник позволяет выбрать решения, признанные в качестве НДТ для удаления различных загрязняющих воздух веществ, в том числе дурнопахнущих. Справочник ИТС 22-2016 является межотраслевым и может применяться для определения НДТ воздухоочистки в случае отсутствия соответствующих рекомендаций в отраслевом справочнике НДТ.
Для целевых загрязняющих веществ (сероводород, аммиак, ЛОС) выделяющихся на ОСК и в системах транспортировки сточных вод, ИТС 22-2016 рекомендует следующие технологии очистки:
- абсорбция в скрубберах
- адсорбция на активированном угле (в основном применяется для тонкой доочистки)
- биотехнологии (биофильтрация, биоскруббер и т.д.)
- ионизация (только для удаления летучих органических соединений, не подходит для удаления сероводорода и аммиака)
- фотоокисление/ультрафиолетовое окисление.
Традиционной технологией удаления вредных примесей, в том числе ДПВ, из воздуха являются скрубберы. В скруббере ДПВ поглощаются водными растворами химически активных веществ с образованием слаболетучих химических соединений. Для удаления сероводорода можно использовать щелочные химические скрубберы. Для удаления аммиака и щелочных ЛОС используют кислотный скруббер, который устанавливают последовательно со щелочным. Химические скрубберы эффективно снижают высокие концентрации ДПВ (сотни мг/м³), но, как правило, требуют после себя использования других методов для полного удаления запаха.
Метод адсорбции базируется на использовании физических свойств некоторых твердых тел с ультрамикроскопической структурой селективно извлекать из газовой смеси отдельные компоненты и концентрировать их на своей поверхности. Наиболее популярным адсорбентом для задач воздухоочистки является активированный (активный) уголь.
Благодаря высокой степени очистки активированный уголь широко применяется для задач очистки воздуха, в том числе и на очистных сооружениях канализации. Основной сложностью при использовании активированного угля является невысокая адсорбционная способность (емкость). Испытания показывают среднюю емкость по сероводороду около 75 г/кг при отсутствии других ДПВ, а многолетний опыт очистных сооружений Нью-Йорка демонстрирует, что реальная емкость по сероводороду составляет не более 30 г/кг. В совокупности это приводит к необходимости производить частую замену угля для обеспечения высокой эффективности работы установок воздухоочистки.
Биохимические методы основаны на способности микроорганизмов преобразовывать различные соединения в менее токсичные компоненты. Биохимические методы обычно используются в нескольких вариациях. Биохимические методы применяются при относительно стабильной загрязненности очищаемого воздуха, поскольку микроорганизмам требуется длительное время для адаптации (порядка недели), и при резких изменениях нагрузки эффективность вначале резко снижается. При повышении концентрации ДПВ выше предельного значения может происходить отравление и даже гибель биомассы, что приводит к резкому дополнительному выбросу ДПВ и требует быстрой аварийной перегрузки всего фильтра. Технология биофильтрации постоянно совершенствуется, разрабатываются новые искусственные полимерные носители биомассы, позволяющие увеличить площадь контакта очищаемого воздуха с биокатализатором при уменьшении объема биофильтра по сравнению с традиционными природными носителями. Биофильтры хорошо зарекомендовали себя в странах с теплым климатом (средняя температура ночью не опускается ниже нуля) на потоках выбросов со стабильными концентрациями ДПВ. При эксплуатации в странах с холодным климатом в ряде случаев необходимо обеспечивать подогрев воздуха, подаваемого в биофильтр в зимний период времени (хотя бы до 15 ºС). Проблемой также является накопление в теле биофильтра продуктов окисления сероводорода, приводящее к закислению и требующее либо замены загрузки, либо использования в ее составе щелочных компонентов (или добавления щелочи в орошающую жидкость – в биореакторах).
В целом биофильтр является хорошим решением в условиях относительно теплого климата и наличия свободных площадей при правильно организованной и регулируемой подаче воздуха на входе по плоскости фильтра.
При использовании ионизации (электроразрядные, плазмохимические методы) очищаемый воздух пропускается через область электрического разряда. Производители используют различные типы разряда (барьерный, коронный, стримерный и т.д.) В области разряда происходит ионизация воздуха, образуются химически активные радикалы, которые и разлагают ДПВ. Согласно справочнику ИТС НДТ 22-2016 данный метод рекомендуется использовать для удаления ЛОС, но не для удаления сероводорода или аммиака.
В условиях очистных сооружений канализации основную сложность представляет высокая влажность, наличие аэрозолей, а иногда и взвешенных веществ в воздухе. Влага в воздухе приводит к неоднородности разряда, что сопровождается падением эффективности, при этом начинают возникать пробои, резко падает ресурс электродов и т.д.
Фотоокисление в ультрафиолетовом (УФ) свете основывается на обработке воздуха ультрафиолетовым излучением (100-280 нм), которое генерирует радикалы ОН—, атомарный кислород, озон и другие активные частицы, что приводит к окислению основной части сероводорода и летучих органических соединений в газовой фазе. Основными преимуществами данного способа по сравнению с электроразрядными методами является относительно высокая однородность генерации радикалов во всем реакционном объеме и прямая зависимость от влажности воздуха. Современные мощные УФ-лампы позволяют создавать устройства большой производительности для удаления ДПВ различной природы. Основным недостатком этого способа является необходимость большого запаса по УФ-мощности для предотвращения проскоков при пиковых нагрузках, возникающих при эксплуатации.
Сложности, возникающие при использовании каждого отдельного метода, побудили разработчиков обратиться к поиску оптимальной комбинации различных методов. Одной из таких комбинаций, развиваемых в последние годы за рубежом и в России, является фотособционно-каталитический метод. Данный метод является комбинацией трех базовых методов очистки воздуха, описанных в ИТС НДТ 22-2016. Главный используемый метод очистки воздуха – фотоокисление/окисление в ультрафиолетовом свете. Далее используются методы каталитического окисления и адсорбция, также входящие в число НДТ. После фотоокисления очищаемый воздух подается на сорбционно-каталитическую загрузку, где на поверхности сорбента с повышенной емкостью по целевым загрязнителям происходит дальнейшее окисление ДПВ до воды и углекислого газа, с накоплением в сорбенте уже нелетучих остатков неорганических соединений. Достоинством данного комбинированного метода является эффективное использование полученных при фотоокислении активных частиц для разложения летучих соединений поглощенных сорбционно-каталической засыпкой.
Этот метод позволяет работать при высоких расходах воздуха и высоких концентрациях сероводорода и других ДПВ, используя существенно меньшие объемы сорбента. Фотосорбционно-каталитический метод, по мнению авторов, экономически не эффективен при малых расходах воздуха (менее 1000-2000 м3/ч) и малых концентрациях ДПВ (менее 1-5 мг/м3), где более конкурентной может оказаться обычная адсорбция и биофильтры. При сверхвысоких концентрациях ДПВ (более 200 мг/м3) требуются предварительные ступени очистки или разбавления.
Выбор наиболее подходящей технологии для решения конкретной задачи требует от проектировщика знаний о применимости и эффективности различных методов, каждый из которых имеет свою область применения. При этом наилучшие результаты достигаются при использовании комплексных методов очистки, сочетающих преимущества различных технологий. В публикации приведены данные сравнения эффективности удаления ДПВ различными методами очистки воздуха на очистных сооружениях канализации и заводах по переработке биологических отходов.
Заинтересовала тема? Хотите узнать больше? На сайте: www.ндт-инфо.рф удобная онлайн покупка (код статьи 9306)