ФГБОУ ВПО
Кафедра безопасности жизнедеятельности
Расчетно-графическая работа
по дисциплине: Промышленная экология
тема: Подбор аппарата очистки выбросов гальванического участка цеха №41 ОАО ПСЗ «Янтарь»
Калининград, 2011
Введение
Коренное решение проблемы защиты окружающей среды от выбросов промышленных предприятий состоит в создании замкнутых технологических циклов (безотходных систем). Однако их разработка и внедрение требуют новых технологических и конструктивных решений, а также больших капиталовложений. В современных условиях часто используют способы защиты окружающей среды от вредных веществ, заключающиеся в их улавливании или обезвреживании в специальных аппаратах. Однако и такие решения возможны не во всех случаях. К сожалению, до настоящего времени одним из распространенных способов снижения концентраций вредных веществ в атмосфере от вентиляционных и технологических выбросов является их рассеивание в атмосфере.
В воздух нашего города с выбросами промышленных предприятий и транспорта за год поступают сотни, а иногда и тысячи тонн различных вредных веществ. В городе с населением 394 тыс. жителей среднее содержание в воздухе бензапирена и сероуглерода превышает норму более чем в 5 раз. Средние за год концентрации пыли, двуокиси азота, аммиака примерно на уровне или чуть выше нормы.
Экологическая безопасность атмосферы, минимизация выбросов загрязняющих веществ может быть обеспечена применением методов обезвреживания загрязнителей или использованием безотходных технологий, а также разработка очистных сооружений.
Проблема охраны окружающей среды носит глобальный характер и поэтому должна решаться не только применительно к конкретному предприятию или производственному циклу. Планируя дальнейшее развитие индустриального производства, необходимо оценивать эффективность его развития не только с позиций интересов данного предприятия, его экономической выгоде, но и с позиций интересов общества, безопасности окружающей среды.
1. Анализ экологической деятельности гальванического участка цеха №41 ОАО ПСЗ «Янтарь»
Гальванотехника - одно из производств, серьезно влияющих на загрязнение окружающей среды, в частности ионами тяжелых металлов, наиболее опасных для биосферы.
Гальваника - электролитическое осаждение тонкого слоя металла на поверхности какого-либо металлического предмета для защиты его от коррозии, повышения износоустойчивости, предохранения от цементации, в декоративных целях и т. д. Нанесение гальванических покрытий представляет собой электрохимический процесс, при котором происходит осаждение слоя металла на поверхности изделия. В качестве электролита используется раствор солей наносимого металла. Само изделие является катодом, анод - металлическая пластина. При прохождении тока через электролит соли металла распадаются на ионы. Положительно заряженные ионы металла направляются к катоду, в результате чего происходит электроосаждение металла.
Основные процессы гальванического участка цеха № 41:
химическое оксидирование;
травление;
химическое обезжиривание;
химическое пассивирование;
фосфатирование;
цинкование;
кадмирование;
меднение.
По уровню загрязнения окружающей среды районы гальванических производств сопоставимы с такими крупнейшими источниками экологической опасности, как химическая промышленность.
Воздействие гальванического производства на окружающую среду имеет три направления:
выбросы вредных веществ в атмосферный воздух вытяжной вентиляцией;
образование сточных вод, содержащих токсичные компоненты;
образование твердых токсичных отходов.
1.1 Загрязнение атмосферного воздуха
Технологические процессы нанесения электрохимических покрытий включают в себя ряд последовательных операций: электрохимическое или химическое обезжиривание, травление, рыхление, шлифование и полирование, декапирование, нанесение покрытий.
Все эти операции сопровождаются выделением в воздух помещения и в атмосферу различных загрязняющих веществ. Особой токсичностью отличаются растворы цианистых солей, хромовой и азотной кислот и др.
Основные выделяющиеся загрязняющиеся вещества: аэрозоли щелочей, кислот, солей металлов, а также пары аммиака, оксида азота, хлористого и фтористого водорода, цианистый водород.
В зависимости от процесса состав загрязняющих веществ может изменяться. Так, при фосфатировании изделий выделяется фтористый водород, при проведении подготовительных операций в гальванических цехах (механическая очистка и обезжиривание поверхностей) выделяются пыль, пары бензина, керосина, трихлорэтилена, туманы щелочей.
В воздухе, удаляемом из гальванических цехов, вредные вещества находятся в виде пыли, тонкодисперсного тумана, паров и газов. Наиболее интенсивно вредные вещества выделяются в процессах кислотного и щелочного травления.
По результатам аттестации рабочих мест гальванического участка были выявлены химические вещества, концентрация которых превышает предельно допустимые значения (таблица 1).
Таблица 1 - Фактические и нормативные значения вредных веществ
Наименование веществаФактическое значение концентрации, мг/м3Допустимое значение концентрации, мг/м3Класс опасности веществаОсобенность действия на организмщелочи едкие0,70 / ---0,50 / ---2---гидрохлорид28, 0±7,0 / ---5,0 / ---3раздражающее действие
Оборудование для очистки выбросов от вредных загрязняющих веществ не установлено.
Экологическая безопасность атмосферы, минимизация выбросов загрязняющих веществ может быть обеспечена применением методов обезвреживания загрязнителей или использованием безотходных технологий, а также разработка очистных сооружений.
1.2 Загрязнение гидросферы
Гальваническое производство является одним из наиболее опасных источников загрязнения окружающей среды, главным образом поверхностных и подземных водоемов, ввиду образования большого объёма сточных вод.
Гальванические стоки проходят физико-химическую очистку, с первоначальной обработкой сточных вод растворами химреагентов и последующей флотацией загрязняющих компонентов на установке напорной флотации MINICELL типа MNC-6, а также доочистку осветленной воды на самопромывном фильтре KS, типа KS-3.2 компании «KWI», что обеспечивает полный возврат промывной воды в ванну нанесения покрытий.
Таким образом, сброс в водные объекты (р. Преголя) гальванический участок № 41 не производит.
Хозяйственно-бытовые стоки сбрасываются в городской коллектор через выпускные колодцы.
1.3 Загрязнение литосферы
Все оборудование очистных сооружений сточных вод от гальванического участка располагается внутри корпуса на месте станции нейтрализации. При этом образуются отходы производства (гальванический шлам) от обезвоживания флотошлама в специальных нетканых мешках.
На территории корпуса выделено специальное место для временного хранения отходов перед отправкой их на городской полигон утилизации промышленных отходов.
2. Постановка задачи
Проанализировав экологическую деятельность гальванического участка цеха № 41, считаю актуальным разработать систему очистки выбросов от вредных загрязняющих веществ, так как сточные воды не поступают в водные объекты, твердые отходы вывозятся на городской полигон утилизации промышленных отходов, а оборудование для очистки выбросов от вредных загрязняющих веществ не установлено.
Исходя из вышесказанного и с учетом результатов аттестации рабочих мест гальванического участка цеха №41, считаю, что необходимо подобрать аппарат очистки выбрасываемого воздуха от туманов и паров щелочей и кислот.
3. Выбор метода и аппарата очистки выбросов гальванического участка цеха №41 ОАО ПСЗ «Янтарь»
гальванический выброс загрязнение очистка
Кардинальным решением проблемы охраны окружающей среды является сокращение и полная ликвидация выбросов в атмосферу вредных веществ. Для предотвращения и максимального снижения выбросов в атмосферу вредных веществ должны быть использованы наиболее современные технологические процессы и методы очистки, соответствующие современному научно-техническому прогрессу.
Очистку отсасываемого воздуха от вредных веществ осуществляют различными способами. Часть вредных веществ, выделяющихся в виде аэрозолей, оседает на пути от борта ванны до вытяжного центра. В вытяжном центре улавливают оставшиеся вредные вещества из удаляемого воздуха перед выбросом его в атмосферу.
Очистка воздуха от пыли осуществляется в пылеуловителях различной конструкции.
Для очистки воздуха от аэрозолей, паров и газов вредных веществ применяют разного рода аппараты - конденсаторы, абсорберы, волокнистые фильтры, ионитные фильтры и др.
При выборе метода очистки в первую очередь учитывают агрегатное состояние загрязняющего вещества. По агрегатному состоянию загрязняющие вещества бывают: в твердом состоянии (взвешенные частицы); в газообразном состоянии(оксиды серы, оксиды азота) и в жидком состоянии (пары воды).
Классификация методов и аппаратов очистки в зависимости от агрегатного состояния приведена в таблице 2.
При выборе очистного оборудования учитывают эффективность его очистки, капитальные затраты, эксплуатационные расходы, надежность работы, удобство обслуживания, легкость контроля, доступность ремонта, занимаемую площадь, расходы электроэнергии, воды и реагентов.
На основании выше сказанного и в связи с тем, что при химическом обезжиривании, химическом оксидирование, травлении воздух загрязняется жидкими аэрозолями (туманами), брызгами и парами щелочей и кислот, можно сделать вывод о том, что необходимым для нас методом очистки являются электрические, механические и сорбционные методы, а подходящими аппаратами являются:
пенные аппараты;
волокнистые фильтры;
абсорбционные волокнистые фильтры ФАВ;
мокрые электрофильтры.
Таблица 2 - Классификация методов и аппаратов очистки промышленных выбросов
№ п/пЦель очисткиМетодыАппараты1Очистка от пылей и дымаСухие методы Мокрые методы Электрические методыПылеосадительные камеры, пылеуловители, циклоны, фильтры. Газопромыватели (скрубберы). Сухие электрофильтры2Очистка от тумана и брызгЭлектрические методы Механические методыМокрый электрофильтр Фильтры-туманоуловители, сеточные брызгоуловители3Очистка от газообразных примесейАбсорбционные методы Адсорбционные методы Каталитические методы Термические методыАбсорберы: тарельчатые, насадочные, пленочные. Адсорберы: с неподвижным, движущимся слоем. Реакторы Печи, горелки4Очистка от парообразных примесейКонденсационные методыКонденсаторы
3.1 Пенные аппараты
Интенсифицированный пенный аппарат со стабилизатором пенного слоя (рисунок 1) является усовершенствованной конструкцией пенного аппарата. Он представляет собой корпус прямоугольного или круглого сечения 1, в котором устанавливается горизонтальная рабочая решетка 2, имеющая круглые или щелевые отверстия.
а - с одним стабилизатором; б - с двумя стабилизаторами; 1 - корпус; 2 - рабочая противоточная решетка; 3 - стабилизатор пены; За - дополнительный стабилизатор; 4 - оросительное устройство; 5 - брызгоуловитель.
На решетку устанавливают стабилизитор пены 3, представляющий собой сотовую решетку из вертикально расположенных пластин. Воздух поступает в аппарат через патрубок в подрешеточное пространство и, пройдя через решетку, при взаимодействии с жидкостью, поступающей из оросительного устройства 4, образует слой подвижной пены. Очищенный воздух проходит через брызгоуловитель 5 и выходит из аппарата через верхний патрубок. Отработанная жидкость протекает через отверстия решетки и отводится по сливному штуцеру. Корпус аппарата имеет расширение в верхней части для снижения брызгоуноса и уменьшения гидравлического сопротивления в каплеуловитеде.
3.2 Волокнистые фильтры
Волокнистые фильтры типа ФВГ-Т предназначены для санитарной очистки аспирационного воздуха ванн оксидирования и травления, содержащего туман и брызги электролита в виде смеси хромовой (концентрацией до 250 г/л СгО3) и серной (концентрацией до 2,5 г/л) кислот (рис. 2).
Рисунок 2 - Волокнистый фильтр типа ФВГ-Т:
а - исполнения I, VI, VII; 1 - камера выхода воздуха; 2 - люк; 3 - корпус; 4 -камера входа воздуха; 5 - кассета; 6 - монтажный люк; 7 - промывное устройство; б - исполнения VIII и IX.
Фильтр работает в режиме накопления уловленного продукта на поверхности фильтрующего материала с частичным стоком жидкости. По достижении перепада давления 500 МПа фильтр подвергается периодической промывке (обычно 1 раз в 15 - 30 суток) с помощью переносной форсунки, вводимой через люк.
3.3 Абсорбционные волокнистые фильтры ФАВ
Фильтры предназначены для очистки и обезвреживания воздуха рабочих помещений от газообразных примесей и растворимых аэрозольных частиц. Температура воздуха - до 60°С (рис. 3).
Рисунок 3 - Абсорбционный волокнистый фильтр типа ФАВ:
Крышка; 2 - корпус; 3 - штуцер для заливки раствора; 4 - шаровая насадка; 5 - опорные лапы; 6 - устройство для слива раствора; 7 - фильтрующий элемент; 8 - штуцер для контроля уровня раствора.
Загрязненный воздух через входной патрубок поступает в нижнюю часть корпуса, проходит через опорно-распределительную решетку и, захватывая поглотительный раствор, образует газожидкостную среду, в которой свободно перемещается шаровая насадка, и затем проходит через фильтрующий элемент. Периодичность промывки фильтра, смены поглотительного раствора и его нейтрализации устанавливается в процессе пусконаладочных работ в зависимости от вида улавливаемого вещества.
3.4 Мокрые электрофильтры
Электростатическая очистка газов служит универсальным средством, пригодным для любых аэрозолей, включая туманы кислот, и при любых размерах частиц. Метод основан на ионизации и зарядке частиц аэрозоля при прохождении газа через электрическое поле высокого напряжения, создаваемое коронирующими электродами. Осаждение частиц происходит на заземленных осадительных электродах. Промышленные электрофильтры (рис. 4) состоят из ряда заземленных пластин или труб, через которые пропускается очищаемый газ. Между осадительными электродами подвешены проволочные коронирующие электроды, к которым подводится напряжение 25-100 кВ.
Рисунок 4 - Схема трубчатого электрофильтра:
1 - направляющие лопатки; 2 - коронирующие электроды; 3 - дроссельный клапан; 4 - изоляторные коробки; 5 - подача воды периодической промывки; 6 - то же, непрерывной промывки; 7 - осадительные электроды; 8 - газораспределительные решетки; 9- гидрозатвор; 10 - сбросные лотки.
4. Разработка технологической схемы очистки выбросов гальванического участка цеха №41 ОАО ПСЗ «Янтарь»
Исходя из существующих условий, схемы расстановки ванн и свободных площадей гальванического участка цеха №41, для санитарной очистки аспирационного воздуха ванн оксидирования, обезжиривания и травления, принимаем волокнистые фильтры типа ФВГ-Т исполнения I (рис. 5).
Рисунок 5 - Волокнистый фильтр типа ФВГ-Т исполнения I:
Камера выхода воздуха; 2 - люк; 3 - корпус; 4 -камера входа воздуха; 5 - кассета; 6 - монтажный люк; 7 - промывное устройство.
Основные характеристики и габаритные размеры приведены в таблице 3.
Таблица 3 - Характеристика и габаритные размеры волокнистых фильтров типа ФВГ-Т исполнения I
Типоразмер фильтраПропускная способность, м3/чПлощадь фильтрующей поверхности, м3Габаритные размеры, мм, не более, масса, кгФВГ-Т-0,373500-50000,371150 560 755 62ФВГ-Т-0,747000-100000,741110 810 755 77ФВГ-Т-1,614000-200001,61150 870 960 87ФВГ-Т-3,228000-400003,21410 1930 975 187ФВГ-Т-6,460000-800006,41670 1930 1805 278
Исходя из того, что пропускная способность вентилятора вытяжной вентиляции L=4300 м3/ч, принимаем волокнистый фильтр ФВГ-Т-0,37-I.
Условное обозначение типоразмера фильтра: Ф - фильтр; В - волокнистый; Г - для гальванических ванн; Т - титан (материал корпуса); цифры - площадь фильтрующей поверхности (м2); римская цифра - вариант исполнения.
Внутри корпуса фильтра размещена кассета с фильтрующим материалом, наложенным на каркас и прижатым прижимной решеткой из пруткового материала. Кассеты изготовлены в виде вертикально расположенных складок. Установка и смена кассет осуществляются через монтажный люк.
Фильтр работает в режиме накопления уловленного продукта на поверхности фильтрующего материала с частичным стоком жидкости. По достижении перепада давления 500 МПа фильтр подвергается периодической промывке (обычно 1 раз в 15 - 30 суток) с помощью переносной форсунки, вводимой через люк.
Фильтрующий материал - иглопробивной войлок, состоящий из волокон диаметром 70 мкм; толщина слоя 4-5 мм.
Техническая характеристика: температура очищаемого воздуха 5-90°С; разрежение в аппарате не более 700 Па; гидравлическое сопротивление 150-500 Па; степень очистки воздуха не ниже 96-99 %; оптимальная скорость фильтрации 3-3,5 м/с; расход воды на разовую промывку 1 м2 поверхности 200-300 л; давление промывной воды 100-200 кПа; время промывки 10-15 мин.
Присоединительные размеры волокнистого фильтра ФВГ-Т-0,37-I приведены в таблице 4.
Таблица 4 - Присоединительные размеры волокнистого фильтра ФВГ-Т-0,37-I
Типоразмер фильтраL, ммL3, ммH, ммH3, ммH4, ммH5, ммB, ммФВГ-Т-0,37-I1150520750600360360560
Основные преимущества фильтров: простота обслуживания (легкая замена фильтрующего материала); небольшие габариты; наличие встроенного гидрозатвора; возможность очищать воздух от аэрозольных частиц кислот, щелочей, солей и их паров.
Фильтр устанавливается в воздуховоде от бортовых отсосов ванн химического оксидирования и обезжиривания, травления до вентилятора внутри помещения для облегчения доступа к фильтру, очистки и смены фильтрующей кассеты.
Заключение
Проанализировав экологическую деятельность гальванического участка цеха №41 ОАО ПСЗ «Янтарь», было выявлено, что особое внимание необходимо уделить очистке выбрасываемого в атмосферу воздуха. Сооружения для очистки выбросов не установлены, так как предприятие находится в промышленной зоне, и концентрация вредных веществ для жилой застройки, за счет рассеивания, не превышает предельно допустимых значений.
Но наличие выбросов вредных веществ, которые сами по себе вредны для здоровья человека и окружающей среды, и возможность суммарного их накопления в атмосферном воздухе за счет суммарных выбросов от других предприятий, приводит к мысли о том, что необходима установка газопылеочистного оборудования.
По результатам аттестации рабочих мест установили, что прежде всего необходимо очищать выбросы паров щелочей и кислот, так как их фактическая концентрация в выделяемом воздухе превышает предельно допустимую концентрацию для атмосферного воздуха.
Подобранный в ходе работы волокнистый фильтр ФВГ-Т-0,37-I обеспечивает очистку выбросов на 96-99%. Таким образом, после установки фильтра концентрация вредных веществ в выбрасываемом воздухе не будет превышать предельно допустимых значений, что будет способствовать улучшению состояния экологической обстановки, как внутри самого предприятия, так и за его пределами.
Список использованных источников
1. Промышленная экология Н.В. Погожева: Учебное пособие. - Калининград: КГТУ, 2003 - 93с
Справочник по пыле и золо- улавливанию А.А. Русанов - М, 1983
3. http://www.eco-technologes.ru 4 http://www.woodtechnology.ru
Очистка сжатого воздуха это необходимая мера для удаления из него твердых частиц и масла. При подаче в компрессор обычный воздух содержит около 1,8 миллиардов частиц пыли. Помимо пыли, в сжатый воздух после работы компрессора могут поступать эмульсии и пары масла, которые его также загрязняют. В связи с этим возникает необходимость его очистки. Очистка сжатого воздуха осуществляется с помощью системы фильтров, которые устанавливаются в пневматическую систему или магистраль, отсюда и название таких фильтров - магистральные.
Выбор фильтров для очистки сжатого воздуха
- Фильтр предварительной (грубой) очистки.
- Фильтр основной очистки.
- Фильтр тонкой очистки.
- Микрофильтр.
- Фильтр, удаляющий пары и запахи.
Фильтр предварительной (грубой) очистки серии
DF
- задерживает твердые частицы до 10 мкм, что относит такой сжатый воздух к 7 классу по ISO8573-1. Такой фильтр еще называют предфильтром. Он устанавливается после ресивера, перед рефрежираторным осушителем и призван защитить оборудование от достаточно крупных твердых частиц и капель масла содержащихся в сжатом воздухе. В нем применяется керамический фильтрующий элемент, который имеет хорошую устойчивость к влаге.
Фильтр основной очистки серии Q F , в принципе решает ту же задачу что и фильтр грубой очистки, однако он способен задерживать твердые частицы уже до 5 мкм, что относит его к 3 классу очистки воздуха по ISO8573-1. Устанавливается он после фильтра предварительной очистки. Имеет отличную фильтрующую способность при повышенных температурах - до 90 С)
Фильтр тонкой очистки серии PF - задерживает частицы свыше 1 мкм, включая капли масла. Этот фильтр, используя механизмы ударного воздействия, улавливания и коалесцирования, заставляет жидкие частицы субмикронного размера, проходящие через фильтрующий патрон изнутри, сталкиваться и образовывать более крупные частицы, которые затем улавливаются и скапливаются на дне корпуса фильтра. Максимальное остаточное содержание масла на выходе из фильтра составляет 0,1 мг/м3. Обычно устанавливается на выходе из рефрижераторного осушителя и используется для предотвращения коррозии трубопроводов, а также как предварительный фильтр перед микрофильтром. По ISO8573-1 фильтр обеспечивает 2 класс чистоты по твердым частицам и 2 класс по содержанию масла.
Микрофильтр серии HF позволяет задерживать остатки микрочастиц и масла размером свыше 0,01 мкм. Максимальное остаточное содержание масла на выходе из фильтра не превышает 0,01 мг/м3. Такой фильтр используется для защиты в пневмотранспорте, при покраске, а также для защиты систем пневмоуправления. Фильтрующий патрон имеет внутреннюю и внешнюю конструкции из перфорированной стали. Внешний корпус из ПВХ, выдерживает температуру воздуха до 120 °С и обеспечивает удаление накапливающейся жидкости на дно колбы. Данный фильтр обеспечивает 1 класс чистоты по твердым частицам и содержанию масла.
Фильтр, удаляющий пары и запахи серии CF содержит активированный уголь, который адсорбирует запахи и пары масла, такой фильтр позволяет осуществлять 100 % очистку воздуха. Максимальное остаточное содержание масла на выходе из фильтра составляет 0,003 мг/м3, что обеспечивает 1 класс чистоты воздуха, который можно использовать в пищевой, химической промышленности, в стоматологии и фармацевтике.
Для того чтобы получить высокое качество воздуха и продлить срок службы картриджей - сменных фильтрующих элементов, рекомендуется устанавливать магистральные фильтры последовательно.
Особенности использования картриджей.
Оценить эффективность работы фильтра можно с помощью дифференциального давления - это разница между давлением на входе в фильтр и давлением на выходе из него. Дифференциальное давление помогает определить степень загрязненности картриджа (сменного элемента), так как дифференциальное давление показывает степень сопротивления фильтра воздушному потоку. Чем выше величина дифференциального давления, тем сильнее загрязнен фильтрующий элемент. Определить величину дифференциального давления можно с помощью специального (дифференциального) манометра, который устанавливается на фильтр.
Необходимо отметить, что падение давления может произойти и даже при установке нового фильтра. В этом случае давление может упасть от 0,05 до 0,2 бар. Со временем, картридж фильтра загрязняется, а значит, размер дифференциального давления увеличивается. Принято считать, что замена сменного фильтра осуществляется если степень загрязнения фильтра «переходит красную зону» - шкала окрашенная в красный цвет на манометре фильтра. В этом случае дифференциальное давление, как правило, превышает 0,5 бар
Разумеется, что данный картридж можно использовать и дальше, однако в этом, случае, много электроэнергии будет расходоваться в пустую, так как пропускная способность фильтра резко снизиться из-за загрязнения.
Наряду с дифференциальным манометром, существуют и специальные устройства - индикаторы, которые цветом показывают уровень загрязнения фильтра.
Вместе с тем, скорость и степень загрязнения картриджа прямо пропорционально зависит от уровня интенсивности использования фильтра.
К тому же большое значение имеет и отвод конденсата из фильтра, который должен осуществляться своевременно, чтобы избежать излишнего загрязнения фильтрующего элемента. В связи с этим, магистральные фильтры могут быть двух типов:
Фильтры с ручным клапаном слива конденсата.
Такие фильтры идут, как правило, в стандартном исполнении и слив конденсата осуществляется в «ручном режиме».
Фильтры с автоматическим клапаном слива конденсата.
Фильтры с «автоматикой» позволяют, не следить каждый раз за уровнем конденсата, так как его слив осуществляется автоматически. Разница в решении отражена в цене, поскольку за «автоматику» необходимо будет доплатить.
Другим зачастую необходимым решением является наличие крепления у магистральных фильтров, поскольку их вес представляется значительным.
Сменные элементы магистральных фильтров в зависимости от интенсивности эксплуатации, при должном уровне обслуживания, могут заменяться 1-2 раза в год. Во всяком случае, для обеспечения максимальной эффективности в работе, рекомендуется заменять фильтрующий картридж каждые 3—4 тыс. рабочих часов .
Методов очистки воздуха довольно много, но не все они приносят желаемый результат. Ответить на вопрос: «Как сделать воздух в помещении чистым?» – можно, только имея четкое представление о природе загрязнения и его концентрации.
Загрязнители воздуха делятся на газообразные, аэрозольные и микробиологические. Все они либо сами являются источниками запахов, либо способны переносить (распространять) как запахи, так и токсичные вещества. Например: запах табачного дыма – аэрозольное загрязнение, запах пепельницы с потухшими окурками – газовое загрязнение, а запах плесени – биоаэрозоль с адсорбированными молекулами запаха. Чтобы очистить воздух от всех классов загрязнителей, в современных воздухоочистителях, как правило, применяются несколько типов фильтров.
Виды фильтров
Удаляют из воздуха механические частицы – пыль, сажу, пыльцу растений, шерсть животных. Пылевые фильтры подразделяются по эффективности улавливания частиц и размеру задерживаемой пыли. В основном, эти фильтры используются в воздухоочистителях как первая или предварительная ступень очистки. | Электростатический фильтр используется для очистки воздуха от самой мелкой пыли, аэрозолей, дыма, сажи, копоти и любых механических частиц. Оптимальное решение для удаления из воздуха аэрозолей – класс фильтрации электростатическими фильтрами твердых, жидких и биологических аэрозолей может варьироваться от Н10 до Н14. | Основным предназначением угольных фильтров является поглощение (адсорбция) неприятных запахов – ароматических углеводородов и других соединений органической и элементорганической природы с массой более 40 а.е. |
Основная задача фотокаталитического фильтра – очистка воздуха от любых газофазных загрязнителей: неприятных запахов, токсичных газов, аллергенов, а также инактивация вирусов, бактерий и спор плесени. Загрязнители адсорбируются на поверхности фотокатализатора и под действием ультрафиолетового излучения диапазона А разлагаются до безвредных составляющих воздуха – углекислого газа, воды и атмосферного азота. | Озонирование - окисление органических и биологических загрязнителей при их взаимодействии с озоном. Однако при высоких концентрациях озон является канцерогеном и крайне ядовитым веществом. Относится к группе чрезвычайно опасных веществ. Во многих странах использование озонатора в жилых и административных помещениях в присутствии людей запрещено законом. | Ультрафиолетовое (УФ) бактерицидное излучение, являющееся частью спектра электромагнитных волн оптического диапазона, применяется в качестве профилактического санитарно-противоэпидемического средства, направленного на подавление жизнедеятельности микроорганизмов на поверхностях и в воздушной среде помещений. |
Постараемся понять, как очистить воздух от пыли, какие есть разновидности пылевых фильтров и чем они отличаются?
Пылевые фильтры представляют собой специальную ткань из различных волокон, способных задерживать частицы размером от 0,1 мкм и больше (для сравнения, толщина волоса – 100 мкм). Принцип их работы достаточно прост: воздух вентилятором прогоняется через фильтр, частицы пыли застревают в нем, и воздух становится чистым.
Технология использования пылевых фильтров в промышленных и бытовых очистителях широко распространена во всем мире. На Западе она носит название HEPA, т. е. High Efficiency Particulate Air, что в дословном переводе означает – высокоэффективный уловитель частиц. В России такие фильтры назывались «ткань Петрянова».
Откроем секрет: любой пылевой фильтр можно назвать HEPA, но не все они очищают воздух одинаково эффективно. Поэтому в Европе был принят стандарт EN 1822, регламентирующий класс HEPA-фильтра в зависимости от его эффективности при задержке частиц с максимальной проникающей способностью (англ. MPPS – Most Penetrating Particle Size). Для НЕРА-фильтров MPPS начинается от 0,3 мкм и выше.
Согласно международным стандартам существует 17 классов фильтрации от G1 до U17. Чем выше класс, тем лучше качество фильтрации воздуха. Из приводимых ниже данных видно, какой класс HEPA-фильтра соответствует определенной эффективности по норме EN 1822:
Классификация НЕРА-фильтров по классам чистоты
В России требования к качеству очистки воздуха устанавливаются ГОСТом Р51215-99 «Фильтры очистки воздуха. Классификация. Маркировка». Этот ГОСТ, разработанный в 1999 году Ассоциацией инженеров по контролю микрозагрязнений (АСИНКОМ), в точности повторяет европейский стандарт EN 1822. Он регламентирует классификацию всех пылевых фильтров, начиная от фильтров грубой очистки и заканчивая фильтрами сверхвысокой эффективности.
Эффективность фильтрации частиц высокоэффективными НЕРА-фильтрами
Класс фильтра | Интегральное значение | Локальное значение |
||
эффективности, % | коэффициента проскока, % | эффективности, % | коэффициента проскока, % |
|
Бытовые воздухоочистители Аэролайф
В бытовых воздухоочистителях Аэролайф используются НЕРА-фильтры класса фильтрации Н10. В структуру волокна фильтра включены частицы кахетина, антибактериального вещества, которое уничтожает микроорганизмы, оседающие на фильтре. Эффективность фильтров приведена в техническом описании каждой модели воздухоочистителя.
В профессиональных системах очистки воздуха Аэролайф используются фильтры стандарта НЕРА от F5 до H14. Разработанная нами технология, включающая в себя НЕРА-фильтр и блок электростатического осаждения, позволяет изготавливать фильтры высочайшего класса очистки (до U16) при минимальном сопротивлении воздушному потоку.
ГОСТ Р 51251-99 Фильтры очистки воздуха. Классификация. Маркировка.
- + Низкая стоимость.
- + Простота монтажа и эксплуатации.
- - Пылевые фильтры способны удалять из воздуха только механические загрязнители. Газообразные вещества пролетают через НЕРА-фильтр.
- - Загрязнители накапливаются на фильтрующих элементах, и при несвоевременной замене сам фильтр становится источником загрязнения в обслуживаемом помещении.
- - Отсутствие инактивации микроорганизмов на фильтре. При замене фильтрующий элемент опасен для окружающих, т. к. на нем могут размножаться болезнетворные микроорганизмы. НЕРА-фильтры требуют специальной утилизации.
- - Создают высокое сопротивление воздушному потоку при высоких классах фильтрации.
- - НЕРА-фильтры имеют малую емкость по улавливаемым загрязнителям и, соответственно, требуют частой замены.
Электростатический фильтр – устройство, предназначенное для очистки воздуха от самой мелкой пыли, аэрозолей, дыма, частиц сажи, копоти, т. е. любых механических и аэрозольных частиц. Оптимальное решение для удаления из воздуха твердых, жидких и биологических аэрозолей.
Принцип работы электростатического фильтра
Процесс улавливания механических частиц в электростатическом фильтре разделен на несколько стадий:
- - зарядка взвешенных частиц электрическим полем;
- - движение заряженных частиц к электродам;
- - осаждение заряженных частиц на блоке осаждения.
Принцип действия электростатических фильтров основан на притяжении электрических зарядов разной полярности. Загрязненный воздух проходит через блок зарядки аэрозолей, в котором частицы приобретают электрический заряд. Значение этого заряда зависит от конструкции коронатора и размера частицы и может составлять от 10 до 500 зарядов-электрона. Заряженные частицы, находящиеся в воздушном потоке, в результате адсорбции на их поверхности ионов и под влиянием сил электростатического поля движутся с потоком воздуха и оседают на токопроводящих пластинах противоположной полярности.
В процессе работы любого электростатического фильтра всегда образуется озон. Именно озон является источником запаха от электростатических фильтров, который принято называть «воздух, как после грозы». Необходимо отметить, что озон – сильнейший окислитель и даже в небольших количествах является ядом и канцерогеном. В коронаторах, работающих при электростатическом напряжении больше 15 кВ, происходит разрушение прочных молекул N 2 и образуются окислы азота (NO Х).
Профессиональные воздухоочистители Аэролайф
В системах очистки воздуха Аэролайф используются электростатические фильтры, совмещенные с барьерным НЕРА-фильтром. Такая комбинация не дает возможности для вторичного уноса частиц пыли, т. е. все частицы остаются в пылевом фильтре, при этом загрязнители оседают по всему объему фильтрующего элемента, а любые типы микроорганизмов инактивируются.
Преимущества и недостатки технологии:
- + С высокой эффективностью удаляет из воздуха твердые и жидкие аэрозоли. Минимальный размер улавливаемых частиц 0,01 мкм.
- + Не требует затрат на сменные элементы и расходные материалы.
- + Длительный срок эксплуатации при минимальных начальных капиталовложениях.
- - Газообразные химические загрязнители не улавливаются электростатическим фильтром.
- - Загрязнители накапливаются на осадительных пластинах, которые, в свою очередь, требуют сервисного обслуживания.
- - На эффективность фильтрации сильно влияют параметры улавливаемых частиц (слипаемость, химический состав, сыпучесть), а также содержание воды в капельной фазе в обрабатываемом воздушном потоке.
- - процессе работы электростатического фильтра в воздух попадают озон и окислы азота – крайне ядовитые вещества.
Основным предназначением угольных фильтров является поглощение (адсорбция) неприятных запахов – ароматических углеводородов и других соединений органической и элементорганической природы с массой более 40 а.е. На самом деле, для удаления ароматических углеводородов эти фильтры практически незаменимы, а вот легкие соединения, такие как оксид углерода или окислы азота, ими не адсорбируются.
Принцип действия фильтров лежит в самой природе активированного угля. С точки зрения химии, уголь – это одна из форм углерода с несовершенной структурой, практически не содержащая примесей. Угольные «несовершенства» – поры, размер которых колеблется от видимых трещин и щелей до различных брешей и пустот на молекулярном уровне. Именно высокий уровень пористости делает активированный уголь «активированным».
В порах угля действует межмолекулярное притяжение – сила, которая по своей природе схожа с силой гравитации, с той лишь разницей, что действует она на молекулярном, а не на астрономическом уровне. Благодаря этому притяжению активированный уголь прекрасно поглощает и удерживает вредные вещества.
В системах очистки воздуха Аэролайф используется модифицированная угольно/целитная смесь адсорбентов. При работе такого фильтра совместно с фотокаталитическим блоком смесь адсорбентов работает как катализатор. Это стало возможным благодаря модификации поверхности угля активными центрами природного фермента каталазы (фермент, катализирующий реакцию разложения перекиси водорода на воду и молекулярный кислород). В итоге загрязнения не
накапливаются на фильтре, а постепенно разлагаются до углекислого газа и воды.
При залповых выбросах загрязнителя (открытых окнах, например) угольно-адсорбционный блок за один проход воздуха с высокой эффективностью задерживает все вредные газообразные вещества, которые впоследствии уничтожаются либо на угольно-адсорбционном катализаторе, либо в фотокаталитическом блоке.
Преимущества и недостатки технологии:
- + Хорошо улавливают (адсорбируют) летучие газообразные примеси воздуха с атомарной массой более 40 а.е.
- + Высокая эффективность при удалении из воздуха запахов – ароматических углеводородов и летучих ароматических соединений.
- - Ограниченная емкость фильтра (адсорбента).
- - Высокая стоимость сменных элементов.
- - Селективность при очистке воздуха. Например, угарный газ, оксилы азота и др. легкие соединения адсорбционные фильтры не задерживают.
- - Высокое динамическое сопротивление при небольших потоках воздуха.
- - При несвоевременной замене угольный фильтр становится источником микробиологических и химических загрязнителей.
- - Регенерация угольных фильтров либо невозможна, либо очень трудоемка.
- - Отсутствие инактивации микроорганизмов.
Следуя научному определению, фотокатализ – это изменение скорости или возбуждение химических реакций под действием света в присутствии веществ (фотокатализаторов), которые в результате поглощения ими квантов света способны вызывать химические превращения участников реакции, вступая с последними в промежуточные химические взаимодействия и регенерируя свой химический состав после каждого цикла таких взаимодействий.
Если постараться рассказать просто о сложном физико-химическом процессе, то сущность метода состоит в окислении веществ на поверхности катализатора под действием мягкого ультрафиолетового излучения диапазона А (с длиной волны более 300 нм). Реакция протекает при комнатной температуре, при этом токсичные примеси не накапливаются на фильтре, а разрушаются до безвредных компонентов воздуха: двуокиси углерода, воды и азота.
Вредные органические и неорганические загрязнители, бактерии, вирусы, споры плесени адсорбируются на поверхности фотокатализатора и под действием мягкого ультрафиолета окисляются до углекислого газа, воды и атмосферного азота. Фактически фотокатализ дает уникальную возможность глубоко окислять органические и неорганические соединения в мягких условиях.
Подробно о фотокатализе читайте в статье
Профессиональные и бытовые очистители воздуха Аэролайф
Во всех воздухоочистителях Аэролайф в качестве фотокатализатора используется 100 % диоксид титана, допированный платиной и палладием. Все используемые источники УФ-излучения работают в безозоновой области ультрафиолета – А (320-400 нм).
Преимущества и недостатки технологии:
- + Эффективно удаляют из воздуха все органические, элементорганические и неорганические загрязнители и все виды вирусов, бактерий, спор плесени и грибов.
- + В процессе очистки загрязнители не накапливаются на фильтре, а полностью разлагаются до безвредных компонентов воздуха.
- + Практически неограниченный ресурс работы фильтра и, соответственно, нулевые эксплуатационные расходы.
- + Полная инактивация и уничтожение микробиологических загрязнителей.
- + Неселективное уничтожение химических загрязнителей, вирусов и бактерий.
- + Низкое динамическое сопротивление при любых расходах воздуха.
- - Невысокая скорость очистки.
- - При залповых выбросах может происходить проскок загрязнителей.
- - Фильтры не предназначены для удаления механических частиц из воздуха.
Озонатор – это прибор для насыщения воздуха озоном. Озонаторы для дома и офиса есть в ассортименте практически любого магазина бытовой техники. При этом продавцы-консультанты могут активно убеждать в благотворном действии этого «волшебного» газа на здоровье всей семьи: дескать, он и воздух очищает, и бактерии убивает, и дышать становится легче. Но давайте разберемся, ведь в практике случались и смертельные исходы.
Озон является сильным антисептиком, с его помощью часто обеззараживают воду и воздух. В природе в больших количествах озон высвобождается при грозе, после чего в воздухе возникает приятный свежий запах. Именно эти факты приводят людей к выводу, что озон, безусловно, полезен, и чем его больше вокруг нас – тем лучше. Это ошибка. Необходимо понимать, что степень благоприятного влияния озона находится в очень узком диапазоне от 0,1 до 1 ppb (молекул озона на миллиард).
В концентрациях выше 1 ppb озон чрезвычайно ядовит. При высоких концентрациях его не может переносить ни один живой организм. Токсичность озона обусловлена его высокими окисляющими свойствами, вследствие которых возникают свободные радикалы кислорода. Поражение легких, снижение иммунитета и другие симптомы, вызываемые озоном в организме человека и животных, явились причиной того, что этот газ был отнесен к классу ЧРЕЗВЫЧАЙНО ОПАСНЫХ ВЕЩЕСТВ – максимальному по шкале опасности.
Всем известный городской смог отчасти состоит из озона. Во многом именно из-за этого газа у человека возникают проблемы с дыханием, боль в глазах. При длительном воздействии озона обостряются хронические заболевания и развиваются новые:
новые виды аллергии, которых человек не замечал за собой ранее;
утяжеление и учащенность дыхания;
появление начальных, а затем тяжелых форм бронхита и астмы;
неправильное развитие легких у детей;
снижение иммунитета к различным видам заболеваний;
общее ухудшение состояния легких, отеки, поражение тканей.
Для озона не существует отдельного порога, при котором он бездействует. Его высокая канцерогенность приводит к тому, что он действует отравляюще не только на людей и животных, но даже на растения: его концентрация в воздухе неоднократно уничтожала целые леса и поля с урожаем.
Для того чтобы обезопасить себя от риска отравления, вы можете провести анализ воздуха в квартире и определить, превышает ли норму концентрация озона.
Преимущества и недостатки технологии:
- + Быстро дезинфицирует воздух, уничтожая микроорганизмы.
- + При высоких концентрациях способен окислять и разрушать химические загрязнители.
- - Озон при концентрациях выше 1 ppb является канцерогеном (способен вызывать рак) и очень ядовитым веществом. Относится к группе черезвычайно опасных веществ.
- - В большинстве случаев при озонировании химические вещества не уничтожаются, а их запах маскируется озоном.
- - При озонировании механические частицы не удаляются из воздуха.
- - Селективность в уничтожении микроорганизмов, споры плесени не убиваются озоном.
- - Даже при небольшой концентрации озон способен вызывать у человека различные заболевания.
Бактерицидный облучатель – устройство, предназначенное для обеззараживания воздуха и поверхностей в помещении. Его работа основана на ультрафиолетовом (УФ) излучении, которое является частью спектра электромагнитных волн оптического диапазона и подавляет жизнедеятельность микроорганизмов. Проще говоря, УФ-С излучение убивает (инактивирует) вирусы, бактерии, плесень, грибки, при этом оставляя в воздухе помещения мертвые клетки.
Бактерицидные облучатели бывают открытые и закрытые. Основное отличие этих двух типов заключается в принципе их работы. Благодаря прямым УФ-лучам, открытый тип позволяет обеззараживать как воздух, так и все поверхности в помещении. При этом люди, животные и растения не должны находиться в комнате во время работы прибора. Помимо того, что жесткий ультрафиолет сам по себе крайне вреден для человека, во время его воздействия образуется озон – вещество, которое при высоких концентрациях является чрезвычайно опасным.
Устройство закрытого типа называется бактерицидным рециркулятором. Он обеззараживает воздух, который прогоняется вентиляторами через корпус прибора, где «спрятаны» УФ-лампы. И если непрозрачный корпус защищает людей от УФ-излучения, то от воздействия озона он уберечь не может.
Несмотря на то что в последнее время бактерицидные облучатели стали популярны в быту (их устанавливают в квартирах, домах, офисах и т. д.), самое широкое применение они нашли в медицине. Конечно, в каждом процедурном кабинете, в каждой перевязочной и операционной стоят подобные лампы. Однако стоит отметить, что производительность бактерицидных облучателей сегодня не слишком высока, да и убивают они далеко не все микробы, которые могут возникать в лечебно-профилактическом учреждении. Особое место среди таких микробов занимает синегнойная палочка, которая очень опасна для каждого пациента.
Преимущества и недостатки технологии:
- + Инактивация и уничтожение микробиологических загрязнителей.
- + Недорогое обслуживание.
- - Селективность в уничтожении микроорганизмов.
- - Открытое УФ-излучение опасно для человека.
- - Выделение озона – газа, который относится к группе чрезвычайно опасных веществ.
- - Высокие энергозатраты.
- - Невозможность использования в присутствии человека.
- - Сравнительно низкая производительность.