otpadni-plinovi.pdf

8/15/2019 otpadni-plinovi.pdf

1/144

Broj ugovora: HR.3.1.14-0014Naziv projekta: Inovativna škola za zelenu budućnost

Procesi obrade otpadnih plinovaVesna Tomaši ć


2/144

2

Sadrž aj izlaganja

• Uvod u problematiku

• Podjela onečišćujućih tvari prema agregacijskom stanju

• Tehnike zaštite zraka:

otprašivanje (suhi i mokri procesi)

uklanjanje plinova i para (postupci oporabe, postupci razgradnje)


3/144

3

Okoliš – prirodno okruž je organizama i njihovih zajednica koje namomogućavaju postojanje i razvoj. Uključuje zrak, vodu, tlo, zemljinu kamenukoru, energiju te materijalna dobra i kulturnu baštinu koju je stvorio čovjek.Sve to obuhvaćeno je u raznolikosti i ukupnosti uzajamnog djelovanja

Zaštita okoliša – skup aktivnosti i mjera za sprječavanje opasnosti za okoliš,nastanka šteta i zagađivanja/onečišćivanja okoliša, smanjivanja i otklanjanja

šteta nanesenih okolišu te povrata okoliša u stanje prije nastanka štete.

One

čiš

ćenje

– pojava neke tvari u okolišu u određenom mjestu, vremenu ikoncentraciji koja nije posljedica trajnog stanja i ne uzrokuje štetu kao

zagađenje

Zaga enje – ljudskom djelatnošću uzrokovano unošenje zagađivala (tvari ilienergije) u okoliš koja uzrokuju štetne posljedice po živa bića i ljudskozdravlje, onemogućujući ili ometajući tradicijske ljudske djelatnosti


4/144

4

one

čiš

ćuju

ća tvar (ili one

čiš

ćivalo)

- svaka tvar prisutna u okolnom zrakukoja može imati štetan učinak na ljudsko zdravlje, kvalitetu življenja i/ili

okoliš u cjelini

onečišćivač – pravna ili fizička osoba koja posrednim ili neposrednim

djelovanjem ili propuštanjem djelovanja uzrokuje onečišćenje okoliša

emisija – ispuštanje ili istjecanje onečišćujućih tvari, mirisa (ili mirisnih

tvari), buke, topline, vibracije, radijacije ili svjetlosti u okoliš

imisija – koncentracija tvari na određenom mjestu i u određenom vremenu u

okolišu; primanje onečišćujućih tvari iz atmosfere u odgovarajući receptor


5/144

5

Povijest onečišćenja zrakaAko ne uč imo iz prošlosti neć emo usp jeti u buduć nosti.

Paul Crutzen, 1995.

400 BC – Hipokrat uočava povezanost onečišćenja zraka i gradova

61 AD – Seneka piše o onečišćenju u Rimu

1285 . – veliko onečišćenje zraka u Londonu zbog izgaranja jeftinog ugljena; tzv.

“Londonski smog”; donošenje prvog pravnog akta o onečišćenju zraka

1952.

–“Veliki Londonski smog”

četverodnevna magla u Londonu - od

posljedica one

čiš

ćenja umrlo 4.000 London

čana

1970. – emisija radionuklida, Three Mile Island, USA

1984. – ispuštanje metilnog izocijanata u Bhopalu, India

1986. – ispuštanje radionuklida, Černobil, Ukrajina

ubrzani industrijski razvoj, nagli porast broja stanovnika i «krize goriva»


6/144

6

Kad se počelo intenzivnije razmišljati o zaštiti zraka?

- Rimski zakon: Aerem corrumpere non licet/ Nije dozvoljeno onečišćenje

zraka- 1956. Pravilnik o čistom zraku, London

(Air Pollution Control Act): uvođenje zona

bez dima (“smokeless zones”);

uvodi se obaveza uporabe čišćeg ugljena

T h e F og of L on d on , D e c 5 th , 19 5 2

he Fog of Londo n, Dec 5th , 1952

- intenzivniji napori javljaju se 70-tih godina prošlog stoljeć

a (SAD – Clean AirAct, 1970.)

- naftna kriza 1973. god. i porast svijesti o problemima uzrokovanimonečišćenjem okoliša (aktivnosti usmjerene protiv vijetnamskog rata -uporaba TCDD-a, tzv. narančastog agensa i ostali događaji)


7/144

7

Što mi možemo učiniti?

Zakonodavstvo na dr

ž avnoj i EU razini

1992. UN konvencija o klimatskim promjenama

1997. Kyoto protokol (smanjenje emisija stakleničkih plinova za 7 % u odnosu narazinu iz 1990. u periodu od 2008.-2012.)….

do 2050. radikalno smanjenje emisija CO2: do 80% ukupno, u proizvodnji el.energije do 95 %!

Na razini pojedinaca:

smanjenje potrošnje energije; smanjenje nastajanja otpada; sadnja drveća;recikliranje i supstitucija produkata...

Na razini znan osti i struke:

utjecaj na društvenu svijest (odgoj i obrazovanje); poboljšanje postojećih i razvojnovih tehnologija za smanjenje emisija i/ili pronalaženje alternativnih izvoraenergije i određenih produkata; utjecaj na smanjenje globalnih promjena (misliti

globalno, djelovati lokalno!)


8/144

8

Zakonodavstvo u zaštiti zraka u RH

Z a k o n o z št t okoliša (NN 80/13, 153/13)

Zako n o zaštiti zraka (NN 130/11, 47/14)

+ niz provedbenih propisa na temelju tih zakona

P rimj ena p rav ne s t eč ev ine E U

(direktive, uredbe, odluke u područ ju zaštite okoliša; > 500 propisa)

Izv ršenj e o bv eza p reuzet ih m e unaro dnim ugo v o rima i s p o razumim a…


9/144

9


10/144

10


11/144

11

CO 2 , CH 4 i N 2 O mogu nastati prirodnim procesima, ali postoje i prirodni mehanizmi njihovoguklanjanja iz atmosfere!


12/144

12

Emisije onečišćujućih tvari u zrak na područ ju RH

Godišnji proračuni emisija od 1990. godine (Agencija za zaštitu okoliša)

Proračun emisija obuhvaća:

glavne one č iš ć uju ć e tvari: SO2, NOx, CO, NMVOC, NH3

č estice: TSP (ukupne lebdećečestice), PM10, PM2,5;čađa (BC)teške metale: Cd, Pb, Hg, As, Cr, Cu, Ni, Se, Zn

POS (postojani organski spojevi):

PAU(policiklički aromatski ugljikovodici),

HCB (heksaklorbenzen),PCB (poliklorirani bifenili),

PCDD/PCDF (poliklorirani dibenzo-dioksini/poliklorirani dibenzo-furani)


13/144

13

Tablica 2. Trend ukupnih emisija u RH, 1990.-2013.


14/144

14

Podjela one č iš ć ivala prema agregacijskom stanju

č estice (aerosoli)

suspendirane/raspršene krute č estice u plinu (npr. lebdećečestice, dim i sl.)

suspendirane/raspršene teku ć e č estice u plinu (npr. raspršine, maglice i sl.)

ostale čestice: metalni oksidi i soli (čestice katalizatora, motorna vozila,izgaranje goriva i dr.), silikati, minerali, metalne pjene (metalna industrija i dr.)

organski i anorganski plinovi i pare

organski plinovi i pare

NMVOC, parafini, olefini, aromati (BTX), PAU, oksidirani HC (aldehidi, ketoni, alkoholi,

kiseline), halogenirani HC, PCDD/PCDF i dr.

anorganski plinovi i pare oksidi dušika (NO, NO2, N2O, NH3), oksidi sumpora (SO2, SO3), ugljikovi oksidi

(CO, CO2)

ostalo:

radioaktivne tvari (radioaktivni izotopi), otpadna toplina, svjetlosno onečišćenje


15/144

15

• agregacijskom stanju,

• sustavu na koji se primjenjuje (nepokretni i pokretni izvoriemisija),

• fizičko-kemijskim značajkama onečišćivala,

• koncentraciji onečišćivala i volumenu otpadnih plinova,

• stupnju disperzije onečišćivala u atmosferi,

• itd.

Izbor tehnike obrade otpadnih plinova zavisi o:


16/144

16

Strategija zaštite zraka

EEE (EEnvironmentalnvironmental,, EEngineeringngineering,, EEconomicconomic)

okoliš

ekonomski

čimbenici

inženjerstvo

(tehnike/metode)


17/144

17

okoliš

lokacija ure aja/postrojenja za obradu otpadnih

plinova

dostupni prostor i uvjeti u okruženju

dostupnost potrebnih resursa

(npr. energija, voda i dr.) i pomoćnih ure aja (obrada

otpadnih voda, odlaganje krutog otpada i sl.)

maksimalno dozvoljene emisije u zrak

(zakonski propisi)

utjecaj ure aja/postrojenja na okoliš

(nastajanje otpadnih voda i krutog otpada, razina

buke u okolišu i dr.)


18/144

18

kapitalni troškovi

(uređaji, instaliranje, dostupne tehnike)

radni troškovi (pomoćni uređaji) i troškovi

održavanja

očekivani vijek trajanja ure aja

ekonomskičimbenici


19/144

19

zna

čajke one

čiš

ćivala

(fizička i kemijska svojstva, koncentracije,oblik i veličina čestica, abrazivnost i dr.)

značajke plinskih struja

(volumni protoci, temperatura, vlaž

nost,sastav, viskoznost, gustoća, reaktivnost,

zapaljivost, korozivnost, toksičnost i dr.)

izvedba i radne značajke izabranog sustava

(veličina sustava, ukupna masa, učinkovitost idr.)

inženjerstvo(tehnike/metode)


20/144

20

Pametna osoba rješava probleme,

a genijalci izbjegavaju nastanak problem a

Albert Einstein

PrevencijaPrevencija ili minimiziranjeili minimiziranje oneoneččiiššććenjaenja

(optimiranje procesa proizvodnje/procesa izgaranja,(optimiranje procesa proizvodnje/procesa izgaranja,primjenaprimjena tzvtzv. procesno. procesno-- ili proizvodnoili proizvodno--integriranih mjeraintegriranih mjera…….).)


21/144

21

N aj manj e s us p endirane č estice: reda veličine oko 0,002 m(tj. 2 nm); zausporedbu tipične molekule plina su veličine od 0,0001-0,001m(tj. 0,1-1 nm)

Najve ć e suspendirane č estice : reda veličine oko 100 m (tj. 0,1 nm)

Suspendirajuće/lebdećečestice dijele se prema veličini:

a) grube čestice: 2,5 – 10 m PM10, PM2,5, PM0,1

b) fine

čestice: < 2,5

m (engl. P articulate M atter )

c) ultrafine

čestice: < 0,1

m

I. Uklanjanje suspendiranihI. Uklanjanje suspendiranih ččestica (aerosola) iz otpadnihestica (aerosola) iz otpadnih

plinovaplinova -- procesiprocesi otpraotpraššivanjaivanja


22/144

22


23/144

23

Glavni izvori nastajanja suspendiranih č estica

•razli

čiti procesi izgaranja

energetika, ind. izgaranja, izgaranja u domaćinstvima i ostale vrste

izgaranja,

• promet

npr. habanje automobilskih guma,

• rukovanje različitim materijalima

usitnjavanje, mljevenje i sl.,

• habanje materijala, dijelova ure aja i sl.,

• reakcijom primarnih onečišćivala u atmosferi


24/144

24

Razlika između prirodnih i antropogenih izvora emisija u okoliš

prirodne emisije:

malen specifični maseni tok, velika površina emisije (izuzetak su emisije iz

vulkana)

antropogene emisije:

velik specifični maseni tok, uglavnom mala površina emisije

specifični maseni tok

2/ mkg E m


25/144

25

tzv. suhi procesi

gravitacijska sedimentacija, centrifugalna sedimentacija i sl. – uređaji za suho

otprašivanje

tzv. mokri procesi

procesi skrubiranja ili pranja otpadnih plinova – uređaji za mokro otprašivanje

elektrostatska precipitacija/taloženje (ESP)

ProcesiProcesi otpraotpraššivanjaivanja


26/144

26

Suhi procesi - djelovanje različitih sila:

• gravitacijska sila (npr. gravitacijski taložnici)

•mas en a s ila ili sila inerc ij e

(npr. ciklon)

• površinska sila ili sila adh ezije (npr. vrećasti filtri)

• električ na sila (npr. ESP; pločasti taložnici ili elektrofiltri )


27/144

27

Suhi procesi – prednosti i nedostaci

mogućnost uklanjanja čestica bez primjene dodatnih sredstava,

mala potrošnja energije, niski troškovi pogona i održavanja,

umjereno učinkoviti,

dobri za uklanjanje krupnijih čestica (koriste se za predobradu, posebice kad suprisutne velike količine čestica u otpadnim plinovima),

vrećasti filtri učinkovitiji od ostalih uređaja, ali su skuplji; ograničena primjena

na suhe plinove, a mogu se koristiti pri nižim temperaturama; prihvatljivi zarazličite vrste onečiščivala,

ESP mogu se koristiti za obradu pri velikim volumnim protocima; jakoučinkoviti; nisu prihvatljivi za obradu u uvjetima promjene procesnih radnih

uvjeta


28/144

28

Mokri procesi

uvođenje kapljevine u struju otpadnog plina p rijeno s o n eč išć enja izp lins k e f aze u t ek uć in u

ovi procesi primjenjuju se kad je volumen nastale onečišćene tekućine malen

i kad je blizu uređaja za obradu otpadnih plinova dostupno odgovarajućepostrojenje za obradu otpadnih voda

primjena skrubera zahtjeva smanjenje temperature plina da bi se spriječiloisparavanje i da bi se razdvojile kapi tekućine od plina nakon uklanjanja

čestica (veličina kapi >> veličine čestica)

različite izvedbe mokrih procesa otprašivanja (uglavnom postupciskrubiranja), koji se mogu koristiti i za uklanjanje plinovitih onečišćivala


29/144

29

Mokri procesi – prednosti i nedostaci

• velika učinkovitost

• mogu se koristiti za istovremeno otprašivanje i uklanjanje plinovitih

onečišćčivala

• veliki troškovi rada (velik pad tlaka)

• dovode do nastajanja mulja

problemi s odlaganjem otpadnog mulja


30/144

30

ProcesiProcesi otpraotpraššivanjaivanja

Metode koje se zasnivaju

na primjeni vanjske sile

Metode koje se zasnivaju

na uporabi prepreke/pregrade

smanjenje

veli č ine

č estice

gravitacijski

taložnik

cikloni i

centrifuge

elektrostatski

taložnici (ESP)

Filtri:

vrećasti

keramički

filtri sa zrnatim slojem…

mokri skruberi


31/144

31

Parametri koji utječu na uklanjanje suspendiranih čestica

Procesni parametri:

• temperatura

• tlak• protok otpadnog plina

• koncentracija čestica

• vlažnost …

Parametri koji se odnose načestice:

• raspodjela veličina i oblik čestica

• značajke čestica

• kemijski sastav čestica:sadr ž aj C

sadr ž aj alkalnih elemenata

sadr ž aj sumpora

sadr ž aj ostataka • točka taljenja, točka mekšanja

• kemijska stabilnost

• gustoća, korozivnost, toksičnost….


32/144

32

Pri izboru metode otprašivanja potrebno je znati:

gravimetrijski sastav

veličina čestica i raspodjela veličina čestica

promjer čestica

srednji promjer, ekvivalentni promjer, aerodinamički promjer i sl.

zakonitosti gibanja čestica u fluidu

vanjske sile, brzina taloženja, otpor oblika


33/144

33

Veličina čestica

jedan od glavnih čimbenika pri izboru i izvedbi uređaja za otprašivanje; česticesu najčešće nepravilnog oblika ekvivalentni promjer, d

e

(volumni ilipovršinski),

aerodinami

čki promjer, d

a

i sl.;nepravilnost oblika

čestica

izražava se f ak t o ro m s f erič no s t i

Kvantitativna raspodjela čestica jednakih fizičkih značajki

stanje disperznosti sustava i izbor odgovaraju ć e metode otprašivanja

Raspodjela veličina čestica izražava se f unk c ij o m gus t oć e raspod jele, qr

(x )

ili k um ulat iv no m f unk c ij o m ras p o dj ele, Qr

(x )

dQ r

(x)/dx=q r

(x)


34/144

34

Koncentracija – masa suspendiranihčestica po jedinici volumena plina:

g/m3 ili g/m3

V

nd

V

nV

V

m p p p p p

6

3

1

6

3

/ d

V / m

V

n

p p

p

m p- masa čestica

V - volumen plinaV p1- volumen jedne čestice

p- gustoća čestice (po nekad oznaka č)

n- broj čestica


35/144

35

• Brzina padanja/taloženjačestica u fluidu

Stokesov zakon (Re

g f č č

d t

v )(2

18

1


36/144

36

• Brzina padanja/taloženjačestica u fluidu

Newtonov zakon

Dc

g č d f č

t v

)(

3

4

• ako je promjerčestice istog reda veličine kao i srednji slobodni molekula plina,

čestice će imati zadršku između molekula plina i brzina taloženja će bitimanja u odnosu na Stokesov zakon; u tom slučaju potrebna je korekcija brzine

taloženja odnosno faktora oblika pomoću Cunninghamovog korekcijskog

faktora, C.

1 2,0 1,257 0,40exp( 0,55 / )

0,499 8 /

p

p

C d

d

P M RT

– srednji slobodni put, m (6,3 ·10-6 cm za zrak)P – apsolutni tlak, Pa

R – opća plinska konstanta, J/(mol K)

M- molekularna masa, g/mol

– apsolutna viskoznost, kg/m sWark & Warner, 1981.


37/144

37

Vrijednosti C u n n i g h a m o v o g k o r e kc i js k o g fa k t o ra , C pri 1 atm i 25 ºC

za različite veličine čestica:

d

p

,

m C

0,01 22,5

0,05 5,020,10 2,89

0,5 1,334

1,0 1,166

2,0 1,0835,0 1,033

10,0 1,017

Korekcija faktora otpora, cD

cD= f (Re)!C Dc

Dc '


38/144

38

Zakonitosti gibanjačestica kroz fluid

4

2;

2

2

3

6

)(

d At

v A

Dc

d F

g f d b F

g f p

V mg g

F

U laminarnom područ ju: t dvd F 3 Stokes

Re

24

DcRe< 1

0,3 < Re < 1000 )7,0Re14,01(Re

24 Dc


39/144

39

Gravitacijski

ravitacijski

talo

aložžnikik

• koriste se za obradu jako “prljavih”

plinova (cementare,

metalurški procesi i

dr.),• jako su veliki,

• problemi vezani uz

koroziju


40/144

40

2Re 2

H g g

g g

d u uHW

H W

u – brzina strujanja plina, m/s

g – gustoća plina, kg/m3g – dinamička viskoznost, Pa·sdH – hidraulički promjer, m

l a m i n a rn o s tr u ja n j e:

turbulentno strujanje:

uH

Lt

v pd f )((

)exp(1)((uH

Lt v pd f

Flagan,Seifeld, 1988.

vt – brzina taloženja čestica (m/s)

u – prosječna linearna brzina plina

WH

Qu

u uvjetima intenzivnog turbulentnog

strujanja ote ž ano je talo ž enje č estica i

u č inkovitost je manja!

U č inkovitost


41/144

41

CiklonskiCiklonski separatorseparator ili ciklonili ciklon

P redno s t i

• jednostavan način rada velikaprimjena, naročito za predobradu

• mali kapitalni troškovi i troškovi

održavanja (nema pokretnih dijelova),

• moguć

nost rada pri povišenim T

N edo s t ac i

• velik pad tlaka (veliki troškovi rada)

• manja učinkovitost pri uklanjanju

manjih čestica < ca. 5 m• problemi pri T > 400 ºC

uobi č ajene vrijednosti ulazne brzine

strujanja otpadnog plina: 15-30 m/s


42/144

42

jako učinkoviti standardni brzi prolaz

Visina ulaza

H/D

0,5 ~ 0,44 0,5 0,75 ~ 0,8

Širina ulaza

W/D

0,2 ~ 0,21 0,25 0,375 ~ 0,35

Promjer izl.

cijevi, De/D

0,4 ~ 0,5 0,5 0,75

Duljina

uronjene cijevi,

S/D

0,5 0,625 ~ 0,6 0,875 ~ 0,85

Duljina tijela

L

b

/D

1,5 ~ 1,4 2,0 ~ 1,75 1,5 ~ 1,7

Duljina

konusnog

dijela, L

c

/D

2,5 2,0 2,5-2,0

Promjer cijevi za

uklanjanje

čestica, D

d

/D

0,375 ~ 0,4 0,25 ~ 0,4 0,375 ~ 0,4

Karakteristične

dimenzije ciklona


43/144

43

Uč inkovitost

d50 - promjerč

estice za koju se postiž

e 50 % tnaučinkovitost

W- širina ulazne cijevi, m

u – ulazna brzina strujanja plina, m/s

vt – tangencijalna brzina, m/s

č, g – gustoća čestica, gustoća plina, kg/m3g- dinamička viskoznost plina, Pa·sN – broj rotacija uvjetovan dimenzijama ciklona

2501

1

č d

d

H

c Lb L N

t v N u

g č u

W g d

2/1

)(2

950


44/144

44

pad tlaka u ciklonu:

2

2

1,

2

g

e

u KHW p Pa

D

H, W, De- karakteristič

ne dimenzije ciklonaK- konstanta

K=12-18 (Caplan, 1962) ili ~16 (Licht,1984.)

Δp: 250-2000 Pa

snaga ciklona:

W pQw F

Q - volumni protok, m3

/s


45/144

45

• sadrži velik broj ciklona manjihdimenzija (promjera 15-60 cm) povezanih

paralelno ili serijski

• što je promjer ciklona manji veća je

centrifugalna sila i veća učinkovitost• tangencijalno strujanje u svakom ciklonu

postiže se specifičnom izvedbom u

ulaznom dijelu cijevi

• učinkovitost od 90 % za čestice veličina 5-

10 m

MulticiklonMulticiklon

Theodore & Buonicore, Air

Pollution Control Equipment, CRC

Press, 1988


46/144

46

ESP (elektrostatskiESP (elektrostatski talotaložžnicinici,, elektrofiltrielektrofiltri))

• koriste električnu energiju za izdvajanječestica iz otpadnih plinskih smjesa

• koriste se za separaciju finihčestica (čak

< 0,1 m) iz svih vrsta otpadnih plinova srelativno velikom učinkovitošću

• krute čestice uklanjaju se iz plina na način

da se električki nabiju djelovanjem jedne

elektrode (ionizacijske elektrode) uslijed

čega se sakupljaju na drugoj elektrodi(sabirnoj ili kolektorskoj elektrodi)

• za ionizaciju plina koristi se p o j av a k o ro ne


47/144

47

korona - kad gradijent jačine električnog polja oko elektrode prekoračiodre enu grani

čnu vrijednost, pri

čemu njezino nastajanje zavisi o ja

čini

narinutog napona, obliku i razmaku elektroda, gustoći, vlažnosti,vodljivosti i temperaturi otpadne plinske smjese

pri pojavi korone dolazi do emisije svjetla u njezinoj blizini i pojave siktavogzvuka

otpadni

plin

ionizacijskaelektroda

ionizacijsko polje ili

korona

sabirna ili kolektorska

elektroda

čist

plin


48/144

48

• korona se može pojaviti na elektrodi priključ

enoj bilo na pozitivan, bilo nanegativan napon; negativna korona stabilnija je od pozitivne te napon

narinut elektrodi može biti viši kad je negativna zbog toga ionizacijskaelektroda u pravilu ima negativan napon

•pojava korone je jača ako je radijus zakrivljenja površine izbijanja manji

(zbog toga se ionizirajuće elektrode rade u obliku žice), tj. što su električne

silnice zbijenije,

•sabirne ili kolektorske elektrode rade se u obliku cijevi ili ploča ( jer je na

njima pojava korone nepoželjna) dvije osnovne izvedbe ESP: pločasti icijevni


49/144

49

Princip rada ESP i u č inkovitost zavisno o veli č ina č estica

Napon

: 20 - 80 kV, prosjek je ~ 40 kV

zavisi o udaljenosti između elektroda- uglavnom visokonaponsko istosmjerno električno polje


50/144

50

Pločasti ESP

uzemljene

sabirne ploče otpadni

plin

ionizacijskeelektrode

Dimenzije sabirnih elektroda:

1 - 2 m široke i 3 - 6 m visoke

Udaljenost elektroda:

15-35 cm

Brzina strujanja plina:

0,5-0,6 m/s

• koriste se za obradu velikih

količina značajno onečišćenog plina

• elektrode izrađene od

nekorozivnog materijala


51/144

51

Cijevni ESPPromjer sabirne elektrode:

50-200 mm (300 mm)

Duljina sabirne elektrode:

2-5 m

Brzina strujanja plina:

1-2 m/s

• cijevni ESP koriste se za

uklanjanje malih koncentracija

krutih čestica

•kapacitet ure aja pove

ćava

se paralelnim postavljanjem

više cijevi


52/144

52

R azlič ite izvedbe ionizacijske i sabirne elektrode

povećanje kapaciteta

F- konfiguracijski koeficijent,d - relativna udaljenost elektroda

sabirna elektroda:

•kružni oblik (najčešće)

• heksagonalni oblik

a) žica u cijevi

b) žica između dvije ploče

c) više žica između dviju ploča


53/144

53

Uč inkovitost

v- brzina gibanja/taloženja čestice u ESP-u

A - ukupna površina sabirnih ploča

Q – ukupan vol. protok otpadnog plina

A/Q – specif. površina nakupljanjačestica

C- Cunninghamov faktor korekcije

- viskoznost plinadč- promjer čestica

0 – dielektrična konstanta vakuuma(0 =8,85·10-12 C/V m)K – konstanta (K=1,5-2,4)

Eip – jačina ionizacijskog polja

Ep – jačina el. polja na sabirnoj elektrodi

Jakosti polja E ip i E p zavise od narinutog

napona i udaljenosti elektroda; E ip je vrlo

teško odrediti pa se ponekad uzima da je E ip =

E p !

Deutschova jednadžba (1922.)

)/(1 QvAe

p E jp KE

č Cd

v 03


54/144

54

Prosje č na brzina talo ž enja (White, 1977):

k- ugodiva konstanta (uglavnom 0,5-0,7)

Pk – snaga korone, W

Ik – struja korone, A

Vpr. – prosječni napon, V

Pk/A – gustoća snage, W/m2

)/(1

Qk kP e = f( P k )

)/(1 QvAe

k kP v pr V k I k P


55/144

55

Čimbenici koji utječu na dimenzije ESP

veličinačestica

volumen otpadnog plina

očekivani stupanj učinkovitosti

otpornostčestica na el. vodljivost, P

a) P ≤104 [Ωcm]– čestice imaju relativno veliku elektr. vodljivost

b) 104≤ P ≤ 1010 [Ωcm] – gotovo idealni uvjeti za uklanjanje čestica

c) 1010≤ P [Ωc m ] – učinkovitost je mala


56/144

56

ESP i otpornost lebdećeg pepela na električnu vodljivost

Ut j ec aj t emp erat ure i s adrž aja su m p o ra U tjecaj vlaž no s t i

kondicioniranje otpadnog plina s

H

2

O ili SO

3

, Na- ili amonijeve soli)

(200°F ~ 95°C, 300°F ~ 150°C, 450°F ~ 220 °C);

O pre z :

Tmože dovesti do kondenzacije H2

SO

4

i korozije


57/144

57

Suhi vs. tzv. mokri ESP

• mokri ESP rade na isti način kao i suhi, a razlik a j e u mehanizmu

č išć enj a, tj. sabirne elektrode se ispiru odgovaraju

ćom teku

ćinom umjestomehaničkog čišćenja kod suhih ESP

to značajno utječe na vrstu čestica koje se mogu ukloniti, učinkovitostuklanjanja, izvedbene parametre i uvjete održavanja uređaja.


58/144

58

FiltriranjeFiltriranje –– vrevreććasti filtriasti filtri


59/144

59

Filtriranje - osnovni princip rada

Filtar - membrana sa otvorima manjim od dimenzijačestica koje se trebaju

na njoj zadržati (ali ne manjim od dimenzija najsitnijihč

estica)

filtarski kola č ; površinski filtar

sredstvo za filtriranje

fluid

filtrat


60/144

60

Filtri - podjela i značajke

Površinski filtri , npr. vrećasti filtri:

vlakna (tekstil, npr. vuna (stabilna do T=95 °C), pamuk, polimeri i sl.)

Filtri s preprekama:

sinterirana vlakna (staklo, azbest, keramika ili metal (do 230 ° C)

Dubinski filtri (filtriranje kroz sloj)

Zna č ajke koje određuju kvalitetu filtriranja:

ukupni pad tlaka (ispred i iza filtarskog sredstva) potrebna energija

brzina filtriranja (protok otpadnog plina/površina filtriranja)

kem. i meh. značajke filtar sredstva održavanje i vijek trajanja pročišćavanje filtara/regeneracija


61/144

61

vlaknasti filtri membranski

(porozni) filtrikapilarni filtri

Vrste filtara

Na izbor filtar materijala s obzirom na

kemijski sastav

utječu:• toplinska stabilnost (maksimalno dozvoljena radna temperatura)

• kemijska otpornost

• otpornost na abraziju i sl.

gus t oć a pakiranja i porozn ost sloja


62/144

62

Na č in prolaska otpadnog plina kroz vre ć aste (višekomorne) filtre

Promjer:

0,1-0,3 m;

Visina:

do 10 m

Broj elemenata/

komora:

100- nekoliko

1000


63/144

63

P redno s t i

velika učinkovitost (> 99 %) čak i pri uklanjanju vrlo malih čestica

(> 99,9 %)

mogućnost ponovne uporabe uklonjenih čestica (ukoliko ne dolazi domiješanja različitih vrsta čestica)

uklanjanje

čestica u suhom obliku pogodnom za odlaganje

primjena za uklanjanje različitih vrsta krutih čestica

modularna izvedba (veći broj filtarskih elemenata/komora)

fleksibilnost rada

mogu raditi pri različitim volumnim protocima

prihvatljiv pad tlaka


64/144

64

Nedostaci

potrebno je puno prostora za instaliranje vlakna se mogu oštetiti pri visokim temperaturama ili pri radu s korozivnim

tvarima

ne mogu raditi u mokrim uvjetima rada

nemogućnost uklanjanja higroskopnih čestica koje pri visokimtemperaturama (300-600 C) postaju ljepljive i teško ih je ukloniti (primjenaultrazvučnih vibracija)

mogućnost izbijanja požara ili eksplozije

P redno s t do m iniraju nad ned o s t ac ima!

50 % indus t rij s k ih p ro c es a p roč išć av anj a p lino v a


65/144

65

M e t o d e č išć enj a:

a) obrnutim strujanjem zraka

(propuhivanjem)b) pulsiranjem (impulsna trešnja)

c) protresivanjem (vibracijska trešnja)

a)

b)

c)

Pulsiranje on-line:

1) pulsom velikog tlaka

(nadtlak 3-7 bara)

2) pulsom srednjeg tlaka (1-2 bara)

3) pulsom malog tlaka

(0,5-0,7 bara)


66/144

66

Brzina strujanja fluida po jedinici površine filtar kola

ča (Re < 2), (m/s)

F

Q p

u K A L

Darcyeva jednadžbau – linearna brzina strujanja, m/s

K- permeabilnost (propusnost), m2

F- viskoznost fluida, Pa·sL- debljina filtarskog kolača

Δp – pad tlaka, N/m2

Specifični (lokalni) otpor kolača, (m/kg)

1

(1 ) č K

pV V

V

– poroznost kolačaV – volumen kolača

Vp – volumen krutih čestica

Otpor filtarskog sredstva, R (Ruthova jednadžba)

1

(1 ) ( )č F F

p pu

L w R

(1 ) č dw dx K

R je ug l avn om b e z n a

č ajan

u od n os u n a !


67/144

67

K o n d i c i on i r an j e f il tr a

• slično kao i kod ESP, rad filtra može se poboljšati kondicioniranjem

otpadnog plina (npr. s SO3/NH3 i sl.), što također može utjecati na

uklanjanje filtar kolača tijekom čišćenja, tj. na preostali pad tlaka

nakonč

išć

enja


68/144

68

K e r a m ič ki filtri (filtri s prepreka m a)

oblik svijeće

oblik cijevi

pločasti poprečni/paralelni filtri

Materijal izrade:

Al2O3 ili alumosilikatna vlakna, SiC, SiN i dr.

P rimj ena:

rad pri visokim temperaturama

u prisutnosti alkalija, S i vodene pare


69/144

69

Kerami

čki filtri (oblik cijevi)

Keramički filtri (oblik svijeće)

D už ina: 1-1,5 m

P ro mj er: 5-10 cm

Brzine strujanja: 1- 4 cm/s (do 10 cm/s)

Temp erat ura: 300 - 550 ºC


70/144

70

Keramički cijevni filtarKerami

čki plo

časti filtar

- mogućnostčišćenja reverznim pulsom čistog zraka- ca. 5 puta veća površina filtriranja po jediničnom

volumenu od filtra u obliku svijeće


71/144

71

KatalitiKatalitiččkoko filtriranjefiltriranje integracija procesa, tj. kombinacija površinske filtracije i katalize

Vlakna: ekspandirani politetrafluoroetilen (ePTFE)

Katalizator: TiO2/V2O5/WO3

Značajke:

• maliΔp

• temperatura 150-250 ˚C

• vlakna inertna do 260 ˚C

•η > 99 %

ePTFE- jako skup!

Primjena:

- spalionice

- metalna ind. i sl.


72/144

72

Usporedba učinkovitost i ekonomičnost različitih ure aja za otprašivanje

Učinkovitost, % Kapitalni

troškovi,

USD (1982)

Troškovi rada,

USD/toni

uklonjenih

čestica

ciklon 87 10500 1,68

ESP 98,3 96500 2,83

reverzni

vrećasti filtar

99,9 49000 3,14


73/144

73

0,0001 0,001 0,01 0,1 1 10 1000100 10000

dimenzije čestica ( m)

uređaji za

otprašivanje

otpadnog plina

sedimentatori

skruberi

centrifugalni separatori

vrećasti filtri

uobičajeni filtri

filtri velike učinkovitostimehanički separatori

elektrostatski taložnici

(1 angstrem) (1 mm)

Primjenjivost metode otprašivanja s obzirom na veličinu čestica


74/144

74

SkrubiranjeSkrubiranje -- pranje plinova ipranje plinova ilili mokromokro otpraotpraššivanjeivanje

S k ruberi/ ap s o rberi

uređaji koji omogućavaju uklanjanje krutih čestica malih dimenzija (< 2-3 m)(uslijed kontaktiranja otpadnog onečišćenog plina s odgovarajućom

tekućinom, pri čemu nastaju aglomerati čestica i kapljica čije dimenzije su

znatno veće od dimenzija čestica, pa je lakše provesti njihovo uklanjanje

zahvaljujuć

i inerciji nastalih aglomerata kao glavnom mehanizmu separacije) teza uklanjanje plinova i mirisa/mirisnih tvari (moraju biti topljivi u odg.

teklućini ili otapalu)

Imaju istu funkciju kao i uobi č ajeni postupak apsorpcije plinova!

Ključ na svojstva: topljivost plina i odgovaraju ć e teku ć ine i brzina prijenosa iz

plinske u teku ć u fazu

N ač in k o nt ak t a p lina i t ek uć ine: istosmjerni ili protusmjerni tok


75/144

75

Raspršivanje tekuće faze postiže se na različite načine primjenom:

mlaznica/brizgalica

cjevčica za raspršivanje

rotirajućih diskova

sudaranjem mlazova tekućine u struji zraka

uvođenjem zraka pod pritiskom…

Izv edba p ro c es a s k rubiranj a:

• tzv. mokro skrubiranje (apsorpcija) – za pranje plinova i otprašivanje

• tzv. suho skrubiranje – najčešće za uklanjanje kiselih plinova i kondenzata

(npr. HF, SO2, HCl, PAH), teških metala, mirisa iz otpadnog plina ili korozivnih

plinova ubrizgavanje ili raspršivanje suhog apsorbensa


76/144

76

Klju

čni

čimbenici koji utje

ču na apsorpciju one

čiš

ćuju

će tvari u

odgovarajućoj tekućini (otapalu)

površina kontakta (promjer kapljica)

omjer tekuće i plinske faze

koncentracija onečišćujuće tvari u plinskoj struji

temperatura (apsorpcija i isparavanje!)

P o v eć anj e uč inkovitosti pri uklanjanju č es t ic a m alih dimen zija:

a) p rimj eno m v e

ć e energije

• povećanjem tlaka plina

• atomiziranjem veće količinetekućine

b ) p r im j e n o m m e t o d a k o j e d o v o d e d o

porasta veli

č ine

č estica:

• snižavanjem temperature kondenzacija• povećanjem protoka porast turbulencije• toplinski gradijenti u uskim prolazima

skrubera raste difuzija čestica u tekuću fazu


77/144

77

Izbor teku

ćine za skrubiranje

H2

O

(halidi, NH3 i dr.)

alkalne otopine (

za uklanjanje kiselih plinova: HCl, HF i H2SO4, halida,SO2, fenola, Cl2, desulfurizacija bioplina i dr.)

alkalno-oksidacijske otopine, npr. alkalna otopina s Na-hipokloritom,

ClO2, O3 ili H2O2

Na

2

S

4

otopine

(za uklanjanje Hg) kisele otopine (uklanjanje NH3, amina i sl.)

otopine monoetanol amina (MEA), dietanolamina (DEA) i sl. (apsorpcija i

uklanjanje H2S i dr.)

plinovite otpadne smjese

tekuć

e otpadne smjesetehnički gledano to je opravdano ako su volumni protoci nastale otpadnevode zanemarivo mali u odnosu na volumne protoke otpadnog plina koji seobrađuje i ako se obrada vode (i/ili nastalog mulja) može provesti primjenomnekog jednostavnog procesa


78/144

78

Razli

azliččite izvedbete izvedbe skruberakrubera

s krub e r

s raspršivanjem

ciklonski skruber

s raspršivanjem

s krub e r

s pliticam a

venturijev

s krub e r

različite izvedbe fleksibilnost rada i primjenjivost na različite sustave


79/144

79

onečišćen plin

čista tekućina

smjesa plina i

tekućine

skruber

kontakt plina itekućine

separacija plina i

tekućine

(kapljica) čist plin

onečišćena tekućina

(sadrži čestice)

(npr. ciklon)

separacija

tekućine i čestica

kruti ostatak

pumpa za

recirkuliranje

tekućine

Dijelovi integriranog sustava za skrubiranje (mokro otprašivanje)


80/144

80

Prednosti procesa skrubiranja mogućnost rada s ljepljivim,

ekplozivnim i zapaljivim plinskim

smjesama

integrirani rad (istovremena apsorpcija

plina i uklanjanje krutih čestica)

uklanjanje kiselih plinova i mirisa

mogu

ća primjena zahlađenje/predobrdu vrućih plinova

neutralizacija kiselih i korozivnih

plinova

učinkovitost za separaciju čestica malih

dimenzija moguće dobivanje korisnih

međuprodukata (kemikalije, mineralna

gnojiva i sl.)

Nedostaci procesa skrubiranja problemi vezani uz koroziju i

smrzavanje problemi vezani uz obradu

otpadnih voda i muljeva

separirani materijali u vlažnom

stanju; skupo odlaganje otpadnog

mulja skupo održavanje ako se radi s

korozivnim materijalima

mogućnost velikog pada tlaka i

velike potrošnje energije

opasnost od stvrdnjavanja krutihčestica u kontaktu s vodom


81/144

81

Učinkovitost različitih sustava za otprašivanje s obzirom na veličinu čestica

Uređaj Učinkovitost

< 1 m 1-3m 3-10m > 10m

ESP96,5 98,25 99,1 99,5

Vrećasti filtar 100 99,75 >99,95 >99,95

Venturijev

skuber

> 70 99,5 >99,8 >99,98

Multiciklon 11 54 85 95


82/144

82

II.II. Uklanjanje plinovitih oneUklanjanje plinovitih oneččiiššććivala iz otpadnih plinovaivala iz otpadnih plinova

apsorpcija adsorpcija kondenzacijamembranska

separacija

spaljivanje:

topl. ili kat. biološkaobrada

Postupci oporabe

Postupci razgradnje


83/144

83

Razlika izme u plina i pare

Sli

čnosti:

• sastoje se od odvojenih molekulau slobodnom kretanju

• ekspandiraju i nastoje ispuniti

prostor u kojem se nalaze

• pokazuju tlak u svim smjerovima

• nalaze se u plinovitom stanju

Razlike:

• unutarnja energija molekula• komponenta u plinovitom stanju smatra

se plinom ako se nalazi daleko od

područ ja karakterističnog za tekuću fazu

(temperatura > kritične točke pri kojoj

dolazi do kondenzacije)

• para – komponenta u plinovitom stanju

koja je blizu područ ja karakterističnog za

tekuću fazu

• para se lako može adsorbirati napovršinu adsorbensa ili kondenzirati

Plinovi: SO2, NO, NO2, CO i sl.

Pare:

već

ina hlapljivih org.spojeva (VOC); izuzetak su metan,

etan, etilen i dr. VOC s niskom

točkom vrelišta)


84/144

84

Apsorpcija – prijenos pl. onečišćenja iz plinske faze u tekuću fazu u kojoj je pl.komponenta topljiva; ako je odgovarajuća tekućina voda proces se često naziva

s k rubiranje ili is p iranj e

, a suprotno od toga jestripiranje

koje je obič

nopovezano sa spaljivanjem plina koji sadrži uklonjenu komponentu iz otpadnetekućine (npr. vode) ili kontaktiranjem tekuće smjese s prikladnim plinom ucilju uklanjanja jedne ili više komponenata iz tekuće faze (u praksi su apsorpcijai stripiranje često povezani procesi) s t ac io naran p ro c es

Adsorpcija – selektivno koncentriranje jedne ili više komponenata iz plinskefaze na površini mikroporozne krutine; koristi se za uklanjanje malihkoncentracija plina iz otpadnih plinskih struja

n e s ta c io n a r a n p r o ce s (zbog akumulacije adsorbirane komponente na

površini krutine)difuzijski procesi

limit irani t ermo dinam ič k o m r a v n o tež o m


85/144

85

Apsorpcija

psorpcija

stara, ali još uvijek važna metoda

separacije (razvijena 1920.-1930.) princip rada: prijenos tvari

(difuzija), glavni mehanizamapsorpcije plina je molekularnadifuzija

tijekom apsorpcije može bitiprisutan i turbulentan prijenostvari; turbulentan prijenos jemnogo brži i može se maksimalnopovećati pravilnim dizajniranjem

apsorbera najveći otpor prijenosu tvari

između kapljevine i plina je nagranici faza (g-l) Punjena kolona/apsorber za apsorpciju plina


86/144

86

Razli

čita podru

čja primjene apsorpcijskih metoda

oporaba

jedne ili više tvari iz plinske smjese (npr. uklanjanje propana ibutana iz prirodnog plina)

proizvodnja željenog produkta (npr. proizvodnja HNO3 apsorpcijom NOxu H20)

pročišćavanje otpadnih plinskih smjesa s ciljem postizanja određenihzahtjeva ili standarda

separacija i pročišćavanje plinskih smjesa koje sadrže velikekoncentracije VOC, posebice spojeve topljive u vodi (npr. alkoholi, aceton,formaldehid); kad je potrebno apsorpciju koristiti za uklanjanje opasnih

VOCa uglavnom se kombinira s procesom adsorpcije ili termičkogspaljivanja otpadnog plina)


87/144

87

P rimj ena ap s o rp c ij e za o bradu o t p adn ih p lino v a:

• uglavnom za uklanjanje anorganskih para i plinova (H2S, NH3, SO2 i dr.),• uklanjanje kiselih plinova topljivih u vodi (HCl, HF, SiF4)

• uklanjanje VOC-a (metanol, etanol, izopropanol, formaldehid i dr.)

• uklanjanje krutihčestica (PM10, PM2,5, PMHAP)

Primjeri naj č eš ć e primjene u zaštiti zraka:

• uklanjanje NH3 pri proizvodnji mineralnih gnojiva

• uklanjanje SO2 iz izvora izgaranja

• uklanjanje spojeva topljivih u vodi (npr. aceton, metilni alkohol i sl.)

• kontrola mirisnih plinova …

p o go dna za k o m binac iju s drugim m et o dama ( ads o rp c ij a,

kondenzacija i spaljivanje)


88/144

88

P rik ladno s t ap so rp c ije zav is i o s ljedeć im č i m b e n i c i m a :

• dostupnosti prikladnog otapala,

• topljivosti onečišćujuće tvari u otapalu

• stupnju učinkovitosti koji se želi postići,

• koncentraciji onečišćujuće tvari koja se želi ukloniti,

• ukupnom kapacitetu potrebnom za rukovanje s otpadnim plinom,

• dodatnoj vrijednosti uklonjene komponente ili troškovimaodlaganja/obrade otapala koje se ne može regenerirati

Ukupna učinkovitost: 70 - 99 %

Topljivost oneč

išć

ujuć

e tvari funkcija je: temperature, pH otapala,načina/površine kontakta,

T topljivost raste

pH topljivost opada

p (plinske faze iznad otapala) topljivost raste


89/144

89

a) n i s ko e n e rg e tski

apsorberi/skruberi s raspršivanjem, apsorberi s punilom, pliticama/pločama,centrifugalni skruberi i sl.

uč inkovitiji za uklanjanje plinovitih oneč išć enja; princip rada tem elji se nam e tod am a z a pob ol jš an je kon takta pl in -te kuć ina

b ) vi s oko e n e rg e ts ki

različite izvedbe venturi skrubera, skruberi s mokrim ventilatorima

u

č inkovitiji za uklanjan je krutih one

č iš

ć e n j a ( is to s tr u jn i r a d !) ; p r in c ip r a d a

tem elji se na velikim brzinam a strujanja plina

c) suhi apsorbe ri/skruberi

c1. sušionici s raspršivanjem (engl. spray dryer ),

c2. apsorberi/skruberi s inertnim materijalom (npr. pijeskom)

c3. apsorberi/skruberi s ubrizgavanjem suhog sorbensa (npr. hidratizirano vapno ilisoda)

suhi on eč išć e n ja s e ukl an jaju u k rutom ob l iku (n e m a z b ri n javan ja otpad n e

vod e , od n os n o otpad n og m u l ja! ) ; n e m a z as ić ivanja otpadn og plina s tekuć i n o m

ili se vlaga dodaje u količ i n i d ovol jn o m al oj d a m ož e d oć i do isparavanja bez

potre b e z a k on d e n z ac i jom

IzvedbeIzvedbe apsorberaapsorbera//skruberaskrubera


90/144

90

S u š io n i k s ra s p rš iv a n je m ( e n g . S p r ay d r y e r)


91/144

91

koristi se za uklanjanje kiselih plinova (npr. SO2, HCl, PAH i dr.) iz struje

otpadnih plinova

alkalna otopina ili odgovaraju

ća suspenzija (npr. suspenzija vapnenca

ili vapna) raspršuje se na vrhu ure aja kroz pneumatske ili rotiraju

će

sapnice

plin ulazi na vrhu ili u središnjem dijelu apsorbera i ostaje u kontaktu s

kapljicama suspenzije 6-20 sekundi; tijekom tog vremena kiseli plinovi (npr.SO2) apsorbiraju se na kapljicama i reagiraju s alkalnim komponentama, aistovremeno toplina plinske struje dovodi do isparavanja vode i nastajanjasuhog praška

suhi prašak zajedno s ostalim krutim česticama iz plinske struje odvaja

se u vrećastom filtru ili u ESPu uređaj je obično vrlo velik da bi se omogućio potpuno sušenje i dovoljno

vrijeme zadržavanja za potrebe kemijske reakcije

S u š io n i k s ra s p rš iv a n je m ( e n g . S p r ay d r y e r)


92/144

92

Uk lanj anj e k is elih p lino v a inj ek t iranj em s uh o g s o rbens a

Injektiranje suhog sorbensa

( n pr . h i d ra ti zi ra n o v a p n o i li so d a )

kaometoda za uklanjanje kiselih plinova (HCl, SO2, SO3) predstavlja ekonomski

isplativu alternativu

u odnosu na metodu sušenja raspršivanjem ili mokre

postupke skrubiranja uz istovremeno eliminiranje nedostataka spomenutih

procesa.

Proces ne zahtijeva dodatne dijelove ure aja za pripremu suspenzija i

ostale procesne uređaje, jer se sorbens u suhom stanju izravno uvodi u

otpadni plin

gdje reagira s kiselim plinovima. Iskorišteni sorbens uklanja se

u suhom stanju pomoću vrećastog filtra ili ESP ili se odvodi u mokri skruber.

Novija tehnologija (Solvay Chemicals ) zasniva se na primjeninatrijevog

bikarbonata i minerala trona (Na

3

H(CO

3

)

2

.

2H

2

O) kao sorbensa, pri čemu

kao produkti nastaju NaCl i Na2

SO

4

, koji se uklanjanju zajedno s ostalim

česticama (prašinom, pepelom i sl.)


93/144

93

Uklanjanje sprejeva i maglica (engl. mis t s)

na vrhu apsorbera nalaze se sitne kapi tekućine koje je potrebno ukloniti, jer

mogu sadržavati onečišćujuće komponente p r i m j e n o m p o s e b n odizaj niranih m rež ica ili ploč a

Uklanjanje neugodnih mirisa

ako nisu u pitanju štetni spojevi razrje ivanjem plinske smjese, npr.do dat k o m zrak a i s l.

p rev o enj e u m anj e š t etne s p o j ev e

ili spojeve za koje postoji viši stupanjtolerancije (npr. oksidacija H2S u SO2)

suhim skrubiranjem uz uporabu drugih sorbensa (npr. Al2O3 i dr.)


94/144

94

Adsorpcija

dsorpcija

uklanjanje mirisa/mirisnih tvari,

uklanjanje hlapljivih otapala (benzen, etanol, trikloroetilen, freoni, itd.)

sušenje procesnih plinova, oporabu korisnih sastojaka, itd.

Kao metoda obrade otpadnih plinova primjenjuje se za dva različita

slu

čaja kada zrak zasi

ćen s VOC sadr

ži:

jednu do tri komponente i kad je ekonomski isplativo te komponente

ponovno koristiti,

velik broj razli č itih organskih spojeva malih koncentracija i kad je

potrebno te spojeve koncentrirati u cilju njihove naknadne obrade(termička ili katalitička oksidacija).

P ri kl ad n a z a ob rad u ve l i kog vol um e n a on eč išć e n og p lin a k o ji s ad rž i m al u

koncentraciju tvari koje je potrebno ukloniti te ako plinovito oneč išć e n je

teško sagorijeva !


95/144

95

Čimbenici koji utje

ču na proces adsorpcije

temperatura↓

tlak koncentracija onečišćujuće tvari molekularna masa onečišćujuće tvari prisutnost vlage↓

prisutnost krutih

čestica↓

Uč inkovitost procesa : do 99 %

primjena ograničenja vezana na spojeve velike molekularne mase (koji su obično

slabo hlapljivi i jako se adsorbiraju) primjena za uklanjanje spojeva čija je točka vrenja < 204˚C ili molekularna masa <

130 g/mol

m aks i m al n a u l az n a kon c e n trac ija on eč išć e n ja: do 10.000 ppmv,

u o b ič ajena izlazna koncentracija: oko 50 ppmv


96/144

96

Tip adsorbensa Područje primjena

Fizi

čka

adsorpcija

(van der Walsova

adsorpcija)

reverzibilan

proces

aktivirani ugljen uklanjanje mirisnih HC, otapala, desulfurizacija

zeoliti (hidrofilni) adsorpcija NH3, uklanjanje vlage, uklanjanje kisika iz zraka,

supstrat za biološku metodu deodorizacije, adsorbent za

metilni sulfid i metilni disulfid

visokosilikatni zeoliti (hidrofobni) adsorpcija alkohola, aromata i pafina iz vodenih otopina

molekularna sita uklanjanje kisika iz zraka

silika gel uklanjanje vlage, deodorizacija zraka

Al2O3 uklanjanje vlage, deodorizacija zraka

aktivna glina rafiniranje otopina, obezbojavanje, deodorizacija masti

Kemisorpcija

ireverzibilan proces

aditiv/adsorbens

osnovni plin

kiseli plinugljen impregniran metalom

ugljen impregniran s W/oksidans

adsorpcija NH3, trimetil amina

adsorpcija H2S, metil merkaptana

adsorpcija CO, HCN, karbonil kloridarazgradnja/adsorpcija NO, H2S, amina, aldehida, akroleina

ionski izmjenjivač adsorpcija NH3, trimetil amina, H2S, metil merkaptana

Fe-oksid kao deodorant adsorpcija H2S, octene kiseline


97/144

97

Fizička adsorpcija (van der Walsova adsorpcija)

• slabo vezanje molekule plina i čvrstog adsorbensa (energija vezanja je sličnaprivlačnim silama između molekula u kapljevini)

• osjetljiva na T, nespecifična, vrlo brza (nema energetske barijere); mogućnostnastajanja više slojeva (Hads < 3 Hisp.);

• povratan proces; proporcionalna je stupnju pokrivenosti površine adsorbensa

Adsorpcija jeegzoterman proces

(za razliku od regeneracije adsorbensa koja jeendoterman proces i potrebno je dovođenje energije)

Sile koje ve ž u m o lek ule p lina na p o v rš ini k rut ine lak o s e s v ladav aj u:

a) promjenom temperature ili

b) smanjenjem tlaka

svaka od tih metoda se može koristiti za regenerac iju (č išć enj e) ads o rbens a


98/144

98

Kemisorpcija

kemijsko vezanje reakcijom (prijenosom elektrona) između adsorbata iadsorbensa; kem. veze mogu biti ionskog, kovalentnog i koordinacijskog tipa

specifična, sporija od fizičke adsorpcije (postoji energetska barijera),nastajanje monosloja (Hads > 3 Hisp.) nastajanje samo jednog sloja adsorbata kemisorpcija je nepovratan proces (onemogućena desorpcija) topline kemisorpcije su istog reda veličine kao i topline reakcije (20-400

kJ/mol)

Primjer: oksidacija SO2 u SO3 na aktivnom ugljenu aktivni ugljen i Al2O3 mogu djelovati kao katalizatori u reakcijama sbrojnim plinovima

A k o j e p ot re b n a re g en e ra c ij a ad s o rb e n sa i li r ek u p e ra c ij a a d so r bi ra n e

k o m p o n e n te p o tr eb n o j e i za b ra ti a d so r be n s k o d k o je g ć e u k u p n u

brzinu p ro c es a ads o rp c ije o dre iv at i s amo f izič ka adsorpcija.


99/144

99

Kriteriji za izbor adsorbensa

kapacitet, selektivnost,

regenerabilnost,

kinetika (prijenos tvari),

vijek trajanja,

troškovi

Za uspješnu adsorpciju:

primjena poroznog adsorbensa velike specifične površine koji ima velik

afinitet prema adsorbiranom plinu;

velik omjer S/V


100/144

100

Što utječ e na kapacitet adsorben sa?

t emp erat ura

kapacitet adsorbensa ↓ ako T;

općenito pravilo: T< 54 °C za postizanje zadovoljavajućeg kapacitetaadsorbensa (potrebno je hlađenje plinske struje prije obrade)

tlak

kapacitet adsorbensa ako pbrzina strujanja plina

ako je brzina strujanja manja vrijeme zadržavanja je veće (uobičajeno je30 m/min, a donji limit je 6 m/min)

deblj ina s lo j a ads o rbens a

dužina zone prijenosa tvari (MTZ) zavisi o: veličini čestica adsorbensa,

brzini strujanja plina, konc. adsorbata, značajkama fluida, T i p


101/144

101

v la

ž no s t

• aktivni ugljen pretežno adsorbira nepolarne HC u odnosu na polarne

molekule H2O;• kod velike relativne vlažnost (> 50 %) broj molekula vode raste i dolazi do

kompetitivne adsorpcije na adsorpcijske centre smanjenje kapaciteta iučinkovitosti adsorpcije

• uklanjanje suvišne vlage: hlađenjem, razrjeđivanjem sa zrakom kojisadrži manje vlage, zagrijavanjem s ciljem uklanjanja vlage (oprez: T ne

smije utjecati na učinkovitost procesa adsorpcije)

prisutnost ostalih oneč išć enj a

• prisutnost krutih čestica, kapi kapljevine, org. spojeva s visokom točkom

vrelišta smanjenje učinkovitosti


102/144

102

Adsorpcijsko - desorpcijski sustav za oporabu otapala

regeneracija

• s m an je n je m tl aka i li povi š e n jem te m pe rature

• z ag rijavan je m ad s orb e n s a u s truji i n e rtn og pl i n a

(npr. N 2) ili niskotlač n e pare (npr. za desorpciju

slabo adsorbiranih org. spojeva)

• re akc ijom s od g ovarajuć i m re ag e n som (npr. kod

kemisorpcije)


103/144

103

Različite izvedbe adsorbera

• adsorber s nepokretnim slojem

• adsorber s vrtložnim slojem

• adsorber s pokretnim slojem• i dr.


104/144

104

KondenzacijaKondenzacija

postupak se uglavnom sastoji u hlađenju plinske struje na temperaturu kod

koje org. komponenta ima dovoljno nizak tlak para da se može kondenzirati(temperatura kapljišta)

prilikom kondenzacije dolazi do promjene faznog stanja onečišćenja izplinovitog u kapljevito (hlađenje) ili kruto (zamrzavanje, kriogeni sustavi)

ako je dostupno odgovarajuće rashladno sredstvo i ako su koncentracijeoneč. tvari dovoljno velike može se koristiti za oporabu tvari s velikomuporabnom vrijednošću

uglavnom za uklanjanje VOC, a često dolazi u kombinaciji s drugim

metodama

Uč inkovitost: uglavnom > 90 %


105/144

105

Koristi se za:

a) uklanjanje ekonomski vrijednih spojevab) uklanjanje korozivnih spojevac) smanjenje volumena otpadnog plina

Provodi se na različite načine:

smanjenjem temperature povećanjem tlaka, kombinacijom ….


106/144

106

Izvedbe procesa kondenzacije zavisno o temperaturnom područ ju

k o nden zac ija hla enj em , do temperature kondenzacije od 25C;

k o nden zac ija s mrzav anj em , do temperature kondenzacije od 2C,

k o nden zac ija ras hladnim s reds t v o m , do temperature kondenzacije od -10

C; kondenzacija s amonijakom, do temperature kondenzacije od -40C

(jedan stupanj) ili -60C (više stupnjeva);

k r io g e n a k o n d e n z a c ij a, do temperature kondenzacije od -120C (u praksič

esto između -40 i – 80C) k o nden zac ija inert nim p lino m u zat v o reno m c ik lus u


107/144

107

Kondenzacija hlađenjem i zamrzavanjem

• obično se primjenjuje za obradu otpadnih plinova čije su značajke velikekoncentracije VOC i mali protoci (npr. za obradu plinova na izlazu izkemijskih reaktora, na terminalima za utovar nafte i dr.).

Kriogena kondenzacija• zasniva se na isparavanju tekućeg dušika kao rashladnog sredstva da bi se

kondenzirale pare VOC na površini kondenzatora

• kriogenom kondenzacijom mogu se ukloniti go t o v o s v i VO C s p o j ev i i

hlap lj iv a ano rgans k a o neč išć enj a, međutim ovaj p o s t up ak nij ep rik ladan za o bradu o t p adnih p lino v a k o j i s adrž e v o denu p aru (zbogmogućnosti nastajanja leda koji otežava rad izmjenjivača topline).


108/144

108

Konvencionalni kondenzatoriKonvencionalni kondenzatori koriste zrak ili vodu za smanjenje temperature plina do ca. 4,4 ˚C

dijele se na:

kondenzatore s neposrednim hlađenjem (kontaktni kondenzatori ili

kontaktni skruberi)

- neposredan kontakt plina s medijem za hlađenje (najč

ešć

e voda)P redno s t : jednostavnost rada i niska cijena koštanja

N edo s t at ak : miješanje kondenziranih onečišćujućih tvari s vodom

problemi s obradom otpadnih voda (dodatni troškovi)

površinske kondenzatore/izmjenjiva č e topline skuplji i teži za održavanje od kontaktnih kondenzatora (ali nemajunjihove nedostatke!)


109/144

109

Kontaktni kondenzator

(kondenzator s neposrednim hla enjem)

Površinski kondenzator/ izmjenjivač topline


110/144

110

Membranska separacija

embranska separacija

prva komercijalna primjena 1990.; relativno novija tehnologija

malo iskustva vezanih uz primjenu u ind. uvjetima rada

zasniva se na primjeni selektivnih membrana: organske pare imaju znatnoveću brzinu permeacije od kisika, dušika, vodika ili CO2 (10-100 puta)

rezultat je koncentriranje VOC (koncentracija VOC na izlazu izmembranskog modula može biti 5-50 puta veća od one na ulazu) k o m binac ija s k o ndenzat o ro m

uklonjeni spojevi iz membranskog separacijskog procesa se obično recikliraju(nakon primjene odgovarajuće metode za oporabu VOC) i u g l a v n o m n e

do lazi do nas t aj anja o s t at k a k ao rezult ata p rim j ene p ro c es a

ukoliko dolazi do dodatnih emisija otpuštaju se u atmosferu prekodimnjaka ili se odvode na naknadnu obradu (adsorpcija ili spaljivanje)


111/144

111

Kada se primjenjuje membranska separacija plinova?

za uklanjanje VOC koji se ne mogu u

činkovito ukloniti postupcima

adsorpcije i kondenzacije

(npr. za obradu otpadnih plinova koji sadržeumjerenu do vrlo visoku koncentraciju VOC: 0,1 do 99 % VOC)

u novije vrijeme sve više se primjenjuje za uklanjanje halogenih otapala i

skupih otapala

najčešće za oporabu para otapala ili para goriva (npr. benzin) iz otpadnogplina u: kemijskoj industriji, petrokemijskoj industriji, farmaceutskojindustriji, rafinerijama i dr. industrijama

membranska separacijanije pogodna za obradu pri vrlo velikim

protocima plinskih smjesa ili za obradu otpadnih plinova s malim

koncentracijama VOC

Membrane za separaciju plinova


112/144

112

Membrane za separaciju plinova• otpadni plin ulazi u modul i

prolazi između membranskih

listova

• plin prolazi kroz membranske

spirale i dolazi u centralnu cijev

za prikupljanje permeata

• ostatak ulazne smjese prolazi

kroz membranski modul i

predstavlja ostatak

• da bi se postigao odgovarajućikapacitet i željeni stupanj

separacije, moduli se povezuju

serijski ili paralelno


113/144

113

Shematski prikaz membranskog

separacijskog procesa


114/144

114

Uklanjanje VOC membranskim procesom provodi se u 2 stupnja:

k o m p res ija i k o n denzac ij a mem brans k a s ep aracij a

- smjesa para i zraka komprimira se do 310-1380 kPa

- komprimirana smjesa se hladi, a kondenzirana para se šalje na oporabu

- nekondenzirani organski spojevi odvajaju se iz plinske smjese ikoncentriraju u permeat pomoću membrane

- obrađeni plin ispušta se iz sustava, a ostatak se vraća na ulaz u kompresor


115/144

115

Zna

čajke membranskog separacijskog procesa

• membrane su najprikladnije za obradu plinskih struja VOC koje sadrže više od1000 ppmv organske parečija oporaba daje produkt velike uporabne vrijednosti

• permeabilnost VOC-a i zraka kroz membranu ovisit će o njihovim relativnim

permeabilnostima i razlici tlaka kroz membranu

• s porastom razlike tlaka rastu troškovi energije

• uglavnom dolazi u kombinaciji s kondenzacijom i ostalim metodama za

oporabu VOC

U

činkovitost

za uklanjanje VOC-a: 90- 95 %


116/144

116

Uklanjanje plinovitih one

klanjanje plinovitih oneččišććenja postupcima razgradnjenja postupcima razgradnje

• Kem ij sk e m et o de razgradn j e ( p ro c es i izgaranja/ s p alj ivanj a)

Toplinske (termičke) metode razgradnje (T= 700 – 10000C)

(uklanjanje NOx, CO, VOC, H2S; spojevi koji sadrže C, H, O, N i S)

Katalitičke metode razgradnje (T= 400 – 5000C)

(NOx, CO, VOC, N2O, CFC)

•B io lo š k e met o de razgradnj e


117/144

117

To p lins k a k em ijs k a k o nv erzij a:

• velika potrošnja energije i pomoćnog goriva

(iako postoji mogućnost primjene povratnog sustava za

zagrijavanje/predgrijavanje ulaznih smjesa)

• problem nepotpunog izgaranja i nastajanja spojeva koji su opasniji od

polaznih spojeva (tzv. termički NOx, aldehidi, dioksini, furani)

Katalitič k a k e m i j sk a ko n v e r z ij a :

• niža temperatura reakcije ušteda pomoćnog goriva i energije• opasnost od katalitičkih otrova prisutnih u otpadnoj plinskoj smjesi

koji mogu dovesti do pada aktivnosti katalizatora i smanjenja

ekonomičnost procesa• ukupna razgradnja onečišćenja uz nastajanje manjih koncentracija

CO2 (jer se koristi manje goriva) te uz manji intenzitet nastajanja tzv.

termičkih NOx

oplinska razgradnja


118/144

118

Toplinska razgradnja

procesi izgaranja/spaljivanja su općenito najznačajniji izvor emisija onečišćenja,

ali uz pravilno vođenje mogu se koristiti za pretvorbu oneč

išć

enja (organskihspojeva, VOC i toksičnih spojeva) u manje štetne produkte

može se primijeniti bez obzira na stupanj onečišćenja zraka te za bilo kojusmjesu HC i ostalih komponenata

Ključ an u t j ec aj na uč inkovitost procesa :3T (eng. T ime, T emperature, T urbulence )

vrijeme zadržavanja u zoni izgaranjatemperatura

turbulencija

dostupnost (koncentracija) kisikapodruč je eksplozivnosti ili zapaljivostirelativna razgradljivost onečišćenja…


119/144

119

ako su u otpadnom plinu prisutni h a lo g en i ra n i H C poseban oprez da sespriječi nastajanje dio k s ina

vrijeme zadržavanja >1 s

temperatura > 1100 ˚C

sadržaj kisika > 3 %

u spalionicama potrebni su i dodatni ure aji (uglavnom alkalni skruberi) za

uklanjanje vodikovih halida i ostalih spojeva štetnih za okoliš koji mogu

nastati razgradnjom ili spojeva koji uzrokuju koroziju uređaja


120/144

120

Izvedbe ure aja za toplinsku razgradnju

a) jednostavni sustavi (sastoje se od komore za izgaranje, bez dodatnih

izmjenjivača topline za uklanjanje topline nastalih dimnih plinova)

b) rekuperativni sustavi (sadrže izmjenjivače topline koji služe za povrattopline nastale izgaranjem i njezinu primjenu za predgrijavanje ulaznihprocesnih plinova)

p o v rat t o p line izno s i 50-7 5 % (ali manji troškovi instaliranja) c) regenerativni sustavi (sastoje se od komore za izgaranje,te od jednog ili

više keramičkih blokova koji služe kao predgrijači i smanjuju potrebu zadodatnim gorivom)

p o v rat t o p line izno s i 90-95 %

d) plinski motori i/ili parni bojleri


121/144

121

Rekuperativno izgaranje

toplina nastala izgaranjem u

izmjenjivač

u topline koristi se zapredgrijavanje ulaznog procesnog plina

Regenerativno izgaranje

keramički blok (jedan ili više) preuzima

toplinu izgaranja koja se koristi zapregrijavanje ulaznog procesnog plina (gotovo

na temperaturu koja postoji u komori

izgaranja)


122/144

122

Pri donošenju odluke o načinu iskorištenja topline nastale izgaranjem otpadnih

plinova (rekuperativno vs regenerativno ) treba voditi računa o sljedećem:

• kapitalnim troškovima uređaja

• troškovima instaliranja

• troškovima dodatnog goriva• troškovima energije za pogon ventilatora (vezano uz pad tlaka i protok plina)

• troškovima održavanja (ventili, začepljenje izmjenjivača topline ili punjenja i sl.)

Kataliti

atalitiččkaa razgradnjaazgradnja


123/144

123

č


124/144

124

Kataliti

čka razgradnja

oksidacija na površini katalizatora i provođenje reakcije pri znatno nižim

temperaturama:400 – 500

0

C

ušteda na pomo

ćnom gorivu (potrošnja goriva smanjuje se za 60 -100 %)

manje emisije CO, CO

2

i tzv. termi

čkih NO

x

troškovi energije znatno manji nego kod toplinske razgradnje, ali kapitalnitroškovi su znatno veći (zbog prisutnosti katalizatora!)

ako se u reakcijskoj smjesi koja se spaljuje nalaze spojevi koji sadrže S ili Cl produkti spaljivanja sadrže kisele spojeve (HCl, Cl2, SO2), koje je potrebno

ukloniti (najč

ešć

e skrubiranjem) potreba za uklanjanjem prašine iz otpadnog plina (jer može dovesti do

smanjenja katalitičke aktivnosti odnosno do začepljenje katalitičkog sloja)

Katalizator


125/144

125

najčešće se sastoji od monolitnog nosača koji sadrži katalitički aktivnukomponentu

nosa

čkatalizatora

: k eramik a (kordijerit= 2 MgO·5 SiO2 ·2 Al2O3; mulit=3 Al2O3 · 2SiO2), aluminijev oksid, silikat i sl., m et alni no s ač i (nerđajućičelik, legure metala i sl.);

a k t iv n a k o m p o n e n t a

: pl. metali (Pt, Pd, Rh), oksidi baznih metala (Mn, Cu,Co, Cr, Fe, Ni i dr.); CuO ili Co3O4/Al2O3, smjese metalnih oksida i dr.

ako su prisutne veće količine S koriste se manje reaktivni nosači (TiO2,SiO2, Al2O3 i dr.)

ako su prisutne veće količine Cl: Cr2O3, Pt/V2O5/TiO2 i dr.

problem deaktivacije katalizatora (zbog prisutnosti: Ni, Pb, Sb, Sn, Fe, Cr,Zn, P, As, Si, S, prašina i krute čestice, itd.) ekonomičnost procesa

Uklanjanje plinovitih oneUklanjanje plinovitih oneččiiššććenja bioloenja biološškim postupcima razgradnjekim postupcima razgradnje


126/144

126

Uklanjanje plinovitih oneUklanjanje plinovitih oneččiiššććenja bioloenja biološškim postupcima razgradnjekim postupcima razgradnje

- uklanjanje biorazgradljivih spojeva- uklanjanje mirisa (deodorizacija)

Izvedba bioprocesa Biomasa Vodena faza

Biofiltracija

bioispiranje ili bioskrubiranje

(bioapsorpcija)

prokapni sloj s biomasom

nepokretan sloj

suspendirana u vodi

nepokretan sloj

nepokretna

prolazi kroz sloj biomase

prolazi kroz sloj biomase

Biofiltracija


127/144

127

Biofiltracija

otpadni plin prolazi kroz sloj prirodnog organskog materijala (treset,

vlaknasti treset, piljevina, zemlja, kompost, smjesa različitih materijala i sl.)ili nekog inertnog materijala (gljina, aktivni ugljen, poliuretanske pjene)

pri čemu se organski spojevi biološki oksidiraju pomoću mikroorganizama

dostupnih u prirodi i prevode u CO2, H2O i biomasu

uobičajen vijek trajanja filtar materijala: do 5 godina

uloga inertnog materijala: poboljšanje adsorpcijskog kapaciteta filtar medija

postupak prikladan za obradu otpadnih plinova koji sadrže malu

koncentraciju onečišćivala (npr. 1000 do 1500 ppm metana)

kapitalni troškovi su prihvatljivi, troškovi rada mali


128/144

128

otvoreni biofiltarskisustav čist plin

biofiltar ovlaživač

drenaža

zrak za

obradu

filtar material

Shema pojednostavljene izvedbe otvorenog biofiltarskog postrojenja


129/144

129

b i o fil t a r za uk l a n j a n je m i r is a , L i k us ta , G m b H

zrač ni biofiltar, Likusta, Gm bH

Primjena biofiltracije


130/144

130

u kemijskoj i petrokemijskoj, farmaceutskoj, prehrambenoj i dr. industrijama,

u postrojenjima za obradu mulja, itd.

uglavnom za uklanjanje lako biorazgradljivih spojeva male molekularnemase (kao što su: amini, ugljikovodici, H2S, NH3, toluen, stiren, benzen,toluen, mirisne tvari i dr.)

postupak je prihvatljivza uklanjanje malih koncentracija one

čiš

ćivala lako

topljivih u vodi

U

činkovitost obično opada u sljedećem nizu:

alkoholi

esteri

ketoni

aromati

alkeni

Klju

čne zna

čajke za izvedbu i rad biofiltara


131/144

131

• određivanje koncentracije i vrste štetne tvari koja se želi ukloniti

• pronalaženje odgovarajuće vrste mikroorganizama

• izbor kompatibilnog medija

• održavanje potrebne vlažnosti

• određivanje dimenzija sloja za održavanje zadovoljavajućeg pada tlaka s

obzirom na brzinu strujanja• određivanje pH, sadržaja nutrienata (N, P, tragovi metala) i temperature

sloja

Omjer neophodan za aerobne mikroorganizme:O/N/P = 100/5/1; pH: 7-8

Bioispiranje


132/144

132

zasniva se na kombinaciji postupka ispiranja plina (apsorpcije ili

skrubiranja) i biorazgradnje

, pri čemu voda za ispiranje sadržipopulaciju mikroba potrebnih za oksidaciju štetnih spojeva

ulazni plin i voda prolaze protustrujno kroz apsorber

mirisne tvari iz otpadnog plina apsorbiraju se u vodi

pročišćeni plin izlazi na vrhu apsorbera, a onečišćena voda napuštaapsorber na dnu i odvodi se u bioreaktor na regeneraciju

nakon regeneracije u bioreaktoru voda se recirkulira i ponovno uvodi navrh apsorbera

čist plin


133/144

133

apsorber

plin

voda

voda

bioreaktor za obraduotpadne vode

zrak

zrak

P oje d n os tavlje n a sh e m a b i oaps orpc ijs kog pos trojen ja


134/144

134

S h e m a b io a p s o rb e r a s

otvore n i m b i ore aktorom

a) apsorber,

b) cirkulacija aktiviranog mulja,

c) posuda u kojoj se provodi

aerobna razgradnja

Zna

čajke procesa bioispiranja


135/144

135

proces primarno zavisi o načinu strujanja fluida biološka regeneracija vode je relativno spor proces; vrijeme zadrž av anj a

v o de u bio reak t o ru iznosi od nekoliko minuta do nekoliko sati (ca. 12 h)

bio reak t o r može biti otvoren ili zatvoren, a brzina bio k em ij sk e reak c ij e u

bio reak t o ru

uglavnom zavisi o brzini prijenosa kisika (koji se dovodipomoću mjehurića dispergiranog zraka)

biosuspenzija: voda koja sadrži bakterije, onečišćenje i mjehuriće zraka

potrebna veličina bioreaktora smanjuje se s porastom brzine prijenosa kisika

nakon biokemijske reakcije voda se odvaja iz biosuspenzije, ali u specijalimslučajevima može doći i do cirkuliranja biosuspenzije

ako je potrebno kisik na izlazu iz bioreaktora može se pročistiti

Primjena reaktivne bioapsorpcije za obradu otpadnih plinova


136/144

136

Problem i koje je potrebn o riješiti:

veliki protoci plinova

male koncentracije onečišćenja (ca. ppm)

D a bi s e izbjegli v elik i sk ruberi p o t rebno j e:

povećati prijenos tvari reaktivna bioapsorpcija smanjiti pad tlaka primjenom odgovarajućeg načina kontakta

(npr. nanošenjem mikroorganizama na stijenke monolitnih struktura koje

će osigurati veliku površinu kontakta i istovremeno mali pad tlaka kroz sloj)

P rimj eri p rimj ene reak t iv ne bio ap s o rp c ije:

uklanjanje toksičnih N- i S- spojeva iz otpadnih plinova (NOx, H2S i dr.)

pročišćeni

plin

Primjer reaktivne bioapsorpcije- BioDeNOx proces


137/144

137

skruber bioreaktor

EtOH

plin

kisik (zrak)

BioDeNOx proces


138/144

138

Glavne reakcije:

1. apsorpcija i kompleksiranje NOx s FeEDTA

2. biološka redukcija NOx do N2 pomoću denitrificirajućih bakterija

S pore d n e re akc i je :

3. oksidacija Fe2+ do Fe3+ pomoću kisika iz otpadnog plina

4. biološka redukcija Fe3+ do Fe2+ pomoću denitrificirajućih bakterija


139/144

139

Prokapni sloj s biomasom

uvjeti rada slični kao kod procesa bioispiranja, a razlika je u tome što su

m ik ro o rganizmi v ezani na elem ent e no s ač a (različite izvedbe elemenata

nosača)

u sustavu za pročišćavanje kroz prokapni sloj s biomasom v o dena f aza

k o nt inuirano p ro lazi k ro z s lo j inert no g m at erij ala

S us tav z a proč išć avan je kroz prokapn i


140/144

140

sloj s biom asom

• različiti strukturni oblici inertnog

materijala (prstenovi, sedla i sl.)

• primjena u sličnim sustavima

kao i proces bioispiranja

Izbor metode za smanjenje emisija VOC iz otpadnog plina

zavisno o protoku otpadnog plina


141/144

141

Izbor metode za smanjenje emisija VOC iz otpadnog plina

s obzirom na ukupni protok one

čiš

ćenog zraka i koncentraciju one

čiš

ćenja


142/144

142


143/144

143

Prednosti i nedostaci

pojedinih postupaka za

uklanjanje VOC-a

Literatura

N. de Nevers, Air Pollution Control Engineering, McGraw-Hill, N.Y., 1995.


144/144

144

, g g, , , 995

C. D. Cooper, F.C. Alley, Air Pollution Control-A Design Approach, WavelandPress, Long Grove, 2002.

H. Brauer, Y.B.G. Varma, Air Pollution Control Equipment, Springer-Verlag, Berlin, 1981.

A. Cybulski and J.A. Moulijn, Structured Catalysts and Reactors, Marcel

Dekker, N.Y. , 1998. R.C. Flagan, J.H. Seinfeld, Fundamentals of Air Pollution Engineering,

Prentice Hall, New Jersey, 1988.

A. Jess, P. Wasserscheid, Chemical Technology. An Integrated Approach,

Wiley-VCH, Weinheim (2013) M. Kaštelan Macan, M. Petrović, Analitika okoliša, HINUS & Fakultet

kemijskog inženjerstva i tehnologije, Zagreb (2013)

Documents

otpadni-plinovi.pdf