Несомненно, выброс подобных веществ в атмосферу сопряжен с ее значительными изменениями, поэтому предприятия предусматривают всевозможные способы очистки выбросов в атмосферу. Для каждого «выброса» предусматривается отдельный способ очистки, но в последнее время намечена тенденция на применение комбинированных способов, либо внедрения способа, очищающего несколько типов «выбросов» сразу. Наиболее перспективной в плане очистки воздушных «выбросов» является технология электрофильтрации.

Электрофильтрация является высокоэффективным методом извлечения из выходящих потоков газов взвесей различного состава и разной степени дисперсности.

Рассмотрим опыт применения технологии электрофильтрации в зависимости от типов предприятий, и на основе его анализа попробуем представить дальнейшее ее развитие.

Основными источниками загрязнения атмосферы на предприятиях легкой промышленности являются электролизные ванны, места загрузки и пересыпки сырья, дробильно-мельничное оборудование, смесители, сушильные барабаны, трепальные агрегаты, шлифовальные станки, прядильные и чесальные машины, оборудование для окраски изделий, барабаны для специальной обработки пушно- меховых заготовок и изделий.

В выбросах предприятий легкой промышленности присутствуют диоксид серы (3,9% суммарного выброса в атмосферу), оксид углерода (34,9%), твердые вещества (11,8%), оксиды азота (7,4%), летучие органические соединения (12,6%), прочие газообразные и жидкие вещества (40,2%) и другие вещества. При подобных концентрациях естественно применяются различные способы очистки (таблица 1).

Таблица 1 – Способы очистки газовых выбросов предприятий легкой промышленности

Забегая вперед необходимо сказать, что в последующих типах предприятий эти способы дублируются. Подобное обстоятельство приводит нас к выводу о не состоявшемся еще, но намечающемся уже глубинном подходе к созданию отдельных способов очистки для отдельных типов предприятий. Наиболее целесообразным является внедрение следующих мероприятий по предотвращению выбросов в атмосферу:

1) усовершенствование технологических процессов;

2) модернизация методов пылеулавливания;

3) подавление процессов образования вредных веществ.

В легкой промышленности остро стоит проблема образования отходов производства и потребления. Отсутствие развитых технологий их переработки, а наряду с этим и необходимого количества мощностей специализированного оборудования приводит к тому, что в качестве ресурсов на переработку используется только 22%, а полностью обезвреживается всего 3,5% из общей доли выбросов [1].

В то же время в агропромышленном комплексе [2,3,4,5,6], а именно на предприятиях занимающихся переработкой зерна и производству муки, а также в животноводстве, широко применяются механические способы снижения концентрации пыли, таки как системы приточно-вытяжной вентиляции в комбинации с циклонами, все теми же скрубберами и матерчатыми фильтрами.

Механические пылеуловители, широко применяемые в системах вентиляции данного типа предприятий не способны в требуемой стандартами мере улучшить состояние запыленности воздуха внутри помещения. Этот факт объясняется наличием недостатков в используемых устройствах, а именно:

1. Недостаточная эффективность при улавливании мелкодисперсной пыли;
2. Энергозатратность системы;
3. Большие габаритные размеры.

Ввиду этого, появился ряд внедрений, которые подкреплены теоретическими и экспериментальными исследованиями, и внедрения эти касаются эффективного использования способов электрической фильтрации запыленного воздуха. Электрофильтры обладают рядом преимущества по сравнению с механическими и другими видами пылеуловителей.

Так, например, в статье [7] авторы выделяют следующие основные преимущества применения электрофильтров:

1. Высокая эффективность очистки запыленного воздуха в различных условиях;
2. Низкие энергозатраты (как правило, они не превышают 100–150 Вт на 1000 м³);
3. Простота и надежность конструкции.

Такие преимущества электрофильтров «перебивают» перечисленные выше недостатки механических способов очистки.

На предприятиях тяжелой промышленности имеется проблема очистки воздуха рабочих помещений от масляного тумана. При проведении таких широко распространенных операций, как шлифовка, резка, полировка и температура нагрева материалов подверженных обработке может доходить до 500 ºС. Соответственно, чтобы избежать изменения структурности материалов и параллельно с этим продлить эксплуатационные характеристики применяемых инструментов, обычно используют смазочно-охлаждающие жидкости (СОЖ), которые неизбежно попадают в воздух и какое-то время находится в воздушно-капельной смеси (туман). В результате образованный туман изобилует различными смесями масел, мелкодисперсными частицами смазочных и поверхностно-активных веществ, которые могут являться токсичными. В итоге отводимый от рабочих поверхностей воздух, смешанный с туманом проходит систему фильтрации перед удалением в атмосферу.

В качестве фильтров -туманоуловителей широкое применение нашли двухзонные электрофильтры, а также комбинированные двух-, трехступенчатые установки или всевозможные, кустарные установки на основе элеткрофильтров.  «Чистые» двухзонные электрофильтры, то есть без внесения дополнительных конструкционных элементов, имеют ряд недостатков[8]:

1. Сложность в изготовлении;
2. Сложность эксплуатации;
3. Недостаточная эффективность очистки (в среднем 85-95%) в связи с особенностью процессов.

Одной из сложных проблем в электрогазоочистке подобных типов предприятий является очистка газов от пыли с высоким удельным сопротивлением, которые также присутствуют на предприятиях тепло-энергетического комплекса, нефтепереработки, химии и нефтехимии. Наличие подобных газов в воздух приводит к снижению степени очистки газов электрофильтрами, также применение электрофильтрации имеет ряд ограничений, особенно если осаждение взвешенных частиц может сопровождаться электрохимическими реакциями с выходом токсичных продуктов или добавлять таковые (например, SO₃, NH₄ и т.п.) для интенсификации процесса электрофильтрации (что возможно на данном типе предприятий).

Решение подобной проблемы, по мнению [9] является создание на предприятиях АСУ ТП (автоматических систем управления технологическими процессами), объединяющей все оборудование электрофильтрации в единую систему.

Таким образом, разработка и реализация новых подходов и алгоритмов ведения технологических процессов электрофильтрации, внедрение новых устройств на современной элементной базе является актуальной задачей.

- энерго- и ресурсосбережение;

- защиту комплексов от проникновения и распространения инфекционных заболеваний аэрогенным путем;

- защиту окружающей среды в зоне размещения птицеводческих комплексов.

Рисунок 1 – Очистка и обеззараживание воздуха в животноводстве

Вред, наносимый воздушной среде крупными птицеводческими комплексами, можно разделить на две большие части:

1) загрязнение воздушного бассейна над территорией комплексов и в их окрестностях веществами с неприятными запахами и пылью;

2) загрязнение окружающей среды различными дезинфектантами, антибиотиками, вакцинами и иммунными сыворотками, используемыми в больших количествах в технологических процессах животноводства.

Самый оптимальный способ снижения концентраии микроорганизмов и пыли внутри птицеводческих комплексов это рециркуляция внутреннего воздуха с его очисткой о одновременным оббезараживанием. В системах вентиляции с рециркулирующим очищенным воздухом может быть достигнута наибольшая экономия энергии. Если параметры рециркулируемого воздуха в холодный период выше параметров наружного воздуха, то частичная рециркуляция приводит к экономии теплоты и топлива [1].

В связи с многообразием требований, предъявляемых к воздушным фильтрам, разработано большое количество конструкций фильтров и фильтрующих элементов [2, 3]. Основными показателями воздушных фильтров, являются их эффективность, удельная воздушная нагрузка, сопротивление и пылеемкость [4]. Эффективность фильтров зависит от условий их эксплуатации и дисперсности улавливаемого аэрозоля. Ввиду того, что на практике она меняется, правильнее говорить об усредненных показателях определенных групп и классов фильтров. Классификация воздушных фильтров, принятая в России, представлена в таблице 1[5].

Таблица 1 – Классификация воздушных фильтров, принятая в России.

Электрофильтры по сравнению с другими фильтрами имеют ряд несомненных преимуществ:

• низкое аэродинамическое сопротивление;
  
• высокая степень очистки;
  
• способность улавливать частицы размером 10…0,01 мкм и менее;
  
• возможность регенерации фильтрующего элемента;
  
• возможность автоматизации всех процессов очистки;
  
• малое собственное потребление электроэнергии;
• низкая себестоимость очистки [6, 7, 8].

Рисунок 2 – Диапазоны размеров аэрозолей и область действия различных фильтров и аппаратов очистки воздуха.

Принцип действия электрофильтра

В основу действия однозонного электрофильтра положен коронный разряд, в поле которого происходит зарядка взвешенных в очищаемом воздухе частиц и их осаждение на осадительных электродах под действием электрических сил (рисунок 3).

Коронный разряд представляет собой форму незавершенного электрического разряда, характерного для систем электродов с резко неоднородным полем. Ионизационные процессы при коронном разряде сосредоточены в узкой области, где напряженность поля наибольшая; данная область называется “чехлом” короны. Во внешней области коронного разряда ионизационные процессы отсутствуют, так как напряженность поля здесь для ионизации недостаточна. В данной области присутствуют отрицательные либо положительные, в зависимости от полярности короны, ионы, которые создают в межэлектродном пространстве униполярный объемный заряд. Если во внешней области коронного разряда, занимающей преобладающую часть межэлектродного пространства, находятся твердые или жидкие частицы, то ионы из объемного заряда, осаждаясь на поверхности этих частиц, сообщают им избыточный электрический заряд, т. e. происходит зарядка частиц. Далее под действием сил электрического поля заряженные частицы движутся в направлении, перпендикулярном потоку, и осаждаются на осадительных электродах [9, 10, 11].

В процессе ионизации воздуха с помощью коронного разряда, в “чехле” короны происходит нарушение внутримолекулярных связей в газовых составляющих воздуха (кислород, азот и др.) с дальнейшим образованием озона, окислов азота и др. таким образом, воздух, очищаемый в электрофильтре, насыщается озоном, окислами азота и др. [3, 11].

Рисунок 3 – Принцип действия электрофильтра.

процессы в электрофильтре можно разделить на процессы, связанные с электрической очисткой воздуха от аэрозоля, и процессы, обусловленные коронным разрядом в воздушной среде (ионизация, озонирование и др.).

Краткие выводы:

1. Наиболее приемлемым и перспективным способом снижения концентрации пыли и микроорганизмов в воздушной среде животноводческих помещений и снижения энергозатрат на производство животноводческой продукции является очистка рециркуляционного воздуха.

2. Для получения максимально возможного эффекта от внедрения систем электрофильтрации рециркуляционного воздуха необходимо и обоснование эффективности применения электрофильтрации в помещениях содержания птиц.