Förebyggande och kontroll av luftföroreningar

I åldrar har man dumpat avfall i atmosfären, och dessa föroreningar har försvunnit med vinden.

Vi har sett att de främsta källorna till luftföroreningar är:

(i) Motorfordon,

ii) Industrier, särskilt deras skorstenavfall,

iii) Fossilbränsle (kol) baserade växter, som värmekraftverk.

Åtgärder ska vidtas för att kontrollera förorening vid källan (förebyggande) samt efter utsläpp av föroreningar i atmosfären. Det finns ett akut behov av att förhindra utsläpp från ovan nämnda stora källor till luftföroreningar.

[Fem punkter för kontroll av eventuellt utsläpp av luftföroreningar]

Kontrollen av utsläpp kan realiseras på många sätt.

Fem separata kontrollmöjligheter visas i figur 2.6.

Dessa behandlas kortfattat här enligt följande:

1. Källkorrigering:

1 hans är den enklaste lösningen på luftföroreningsproblem, där vi stoppar den skyldiga processen. Därför kallas det också förhindrande. Ingenjören måste överväga möjligheten att kontrollera utsläppen genom att ändra processen. Till exempel, om bilar befinner sig att släppa ut höga blyhalter i luften, är den mest rimliga lösningen helt enkelt att eliminera ledningen i bensinen. Källan har rättats och problemet lösts.

Förutom en förändring av råmaterial kan en modifiering av processen också användas för att uppnå ett önskat resultat. Exempelvis är kommunala avfallsförbränningsanläggningar kända att stinka. Luktarna kan ofta lätt kontrolleras om förbränningsanläggningarna drivs med tillräckligt hög temperatur för att helt oxidera de organiska ämnen som orsakar lukten. Sådana åtgärder som processförändring, omställning av råmaterial eller ändring av utrustning för att uppfylla utsläppsnormer är kända som kontroller.

Däremot är minskning termen som används för alla enheter och metoder för att minska mängden föroreningar som läcker ut atmosfären när sakerna redan har släppts från källan. I en vidare mening och för enkelhet är det bättre att hänvisa till alla förfaranden som kontroller.

2. Insamling av föroreningar:

Ofta är det mest allvarliga problemet med luftföroreningsbekämpning att föroreningar samlas för att ge behandling. Bilar är farligaste, det enda eftersom utsläppen inte lätt kan samlas in. Om vi ​​skulle kunna avgasrör från bilar till vissa centrala anläggningar, skulle deras behandling vara mycket mer rimlig än att kontrollera varje enskild bil.

En framgång med att samla föroreningar har varit återvinning av blåa gaser i förbränningsmotorn. Genom att reignitera dessa gaser och avge dem genom bilens avgassystem, kan behovet av att installera en separat behandlingsanordning för bilen elimineras. Luftföroreningar kontroll ingenjörer har sin tuffaste tid när föroreningar från en industri båge inte samlas men släpps från fönster, dörrar etc.

3. Kylning:

De avgaser som ska behandlas är ibland för heta för kontrollutrustningen och gaserna måste först kylas. Detta kan göras på tre generella sätt: utspädning, släckning eller värmeväxlingsspolar (bild 2.7). Utspädning är endast acceptabel om den totala mängden varmavgaser är liten. Avkylning har den extra fördelen att skrubba ut några av dessa gaser och partiklar. Kylspolarna är kanske de mest använda, och är särskilt lämpliga när värme kan bevaras.

4. Behandling:

Valet av den korrekta behandlingsanordningen kräver anpassning av föroreningarens egenskaper och funktionerna hos styranordningen. Det är viktigt att inse att storleken på luftföroreningar varierar i storleksordning, och det är därför inte rimligt att förvänta att en enhet är effektiv för alla föroreningar.

Dessutom dikterar typer av kemikalier i utsläpp användningen av vissa enheter. Exempelvis kan en gas innehållande en hög koncentration av S02 rengöras med vattensprutor, men den resulterande H2S04 kan uppvisa allvarliga korrosionsproblem.

Många enheter visas på marknaden, följande är de mest använda:

(a) Försäljning av kamrar är inget mer än stora platser i flugorna, som liknar sedimenterande tankar vid vattenbehandling. Dessa kamrar tar bort endast de stora partiklarna.

(b) Cykloner används ofta för att avlägsna stora partiklar. Den smutsiga luften sprängs in i en konisk cylinder, men utanför mittlinjen. Detta skapar en våldsam virvel inom konen och de tunga fasta ämnena migrerar till cylinderns vägg, där de saktar på grund av friktion och finns vid botten av konen. Den rena luften ligger mitt i cylindern och går ut över toppen. Cykloner används ofta som förrensare, för att avlägsna det tunga materialet före vidare behandling.

c) Bagfilter används som vanliga dammsugare. Tygpåse används för att samla in dammet, som regelbundet ska skakas ur påsarna. Tyget tar bort nästan alla partiklar. Bag filter används ofta i många branscher; men är känsliga för hög temperatur och fuktighet.

(d) Våta samlare kommer i många former och stilar. Det enkla spruttornet (figur 2.8) är en effektiv metod för att avlägsna stora partiklar. Mer effektiva skrubber främjar kontakten mellan luft och vatten genom våldsam verkan i en smal sektion i vilken vattnet införs. I allmänhet är ju mer våldsamma mötet, och därigenom ju mindre gasbubblorna eller vattendropparna, desto effektivare skrubbas.

e) Elektrostatiska utfällare används ofta i kraftverk. Partikelmaterialet avlägsnas genom att man först laddas med elektroner (Hoppning från en högspänningselektrod till den andra och migrerar sedan till den positivt laddade elektroden. En typ som visas i figur 2.8 består av ett rör med en tråd som hänger ner i mitten Partiklarna kommer att samlas på röret och måste avlägsnas genom att smeka rören med hammare. Elektrostatiska utfällare har inga rörliga delar, kräver elektricitet och är extremt effektiva för att avlägsna delmikronpartiklar. De är dyra.

(f) Gasskrubber är helt enkelt våtsamlare som beskrivits ovan men används för att lösa upp gaserna.

(g) Adsorption är användningen av ett material som aktivt kol för att fånga föroreningar. Sådana adsorberingar kan vara dyra att regenerera. De flesta av dessa fungerar bra för organiska ämnen och har begränsad användning för oorganiska föroreningar. Figur 2.9 visar stegen i ett adsorptionstorn.

h) Förbränning är ett sätt att avlägsna gasformiga föroreningar genom att bränna dem till C02, H20 och insatser. Detta fungerar endast för brännbara ångor.

(i) Katalytisk förbränning innebär användning av en katalysator för att adsorbera eller kemiskt förändra föroreningarna.

Det är återigen viktigt att betona beroende av effektiviteten hos en behandlingsanordning på partikelstorlek. Fig. 2.10 visar de ungefärliga gränserna för anpassningsförmågan för de olika behandlingsmetoder som diskuterats ovan.

5. Dispersion:

Vetenskapen om meteorologi har stor betydelse för luftföroreningar. Ett luftföroreningsproblem består av tre delar. Källan, föroreningarens rörelse och mottagaren (figur 2.10). Koncentrationen av föroreningarna vid mottagaren påverkas av atmosfärisk dispersion, eller hur föroreningen späds ut med ren luft. Denna dispersion sker horisontellt såväl som vertikalt.

Jordrotation presenterar nya områden för att solen ska skina på och värma luften. Följaktligen är ett vindmönster upprättat runt om i världen, vissa säsonger (t.ex. orkaner) och vissa permanenta. Luftföroreningsingenjörer använder ofta en variation av vindrosen (en vindrosa är grafiska bilder av vindhastighet och riktningsdata), kallad en föroreningsrosa för att bestämma källan till ett förorenande ämne.

Diffusion är processen att sprida ut utsläppen över ett stort område och därmed minska koncentrationen av de specifika föroreningarna. Plumspridningen eller dispersionen är horisontell såväl som vertikal. Den maximala koncentrationen av föroreningar ligger i pumphjulets centrumlinje, dvs i riktning mot den rådande vinden.

När vi flyttar längre från mittlinjen blir koncentrationen lägre. Om vi ​​antar att spridningen av en plume i båda riktningarna approximeras av en Gaussisk sannolikhetskurva, kan vi beräkna koncentrationen av ett förorenande ämne vid ett avstånd X nedåt från källan.

Föroreningsrisker kan förutsägas på grundval av meteorologiska data och tidig varning för övergående riskförhållanden och akutplaner kan utvecklas för att stänga industrier.

Kontroll av föroreningar från rörliga källor:

Även om många av de ovan nämnda kontrollmetoderna också kan gälla rörliga källor, är en speciell rörlig källa, bilförtjänsten speciellt omnämnande. Motordrift har direkt effekt på utsläppen. Mängden CO, HC och NOx skiljer sig från tomgång, acceleration, kryssning och retardation.

Emissionskontrolltekniker för förbränningsmotorns motor innefattar inställningar, katalytiska reaktorer och motorändringar. En inställning kan ha en betydande inverkan på utsläppskomponenter. Till exempel kommer ett högt luft / bränsleförhållande (en mager blandning) att minska både CO och HC, men med ökad NOx.

Den andra kontrollstrategin, som nu används extensivt, är den katalytiska reaktorn som oxiderar CO och HC till CO2 och H2O. Den andra reaktorn reducerar NOx till N2. De mest populära katalysatorreaktorerna har två allvarliga nackdelar. För det första smutsas de lätt av bly. Infact flytten till icke-ledande bensin har orsakats av denna anledning och inte av oro för blynivån i atmosfären. Det andra problemet med reaktorerna är att svavelföreningarna i bensin oxideras till partikelformigt SO3 och ökar därmed svavelhalten i miljön.

Vid tredje modifikation av motorteknikmotorer används den stratifierade laddningsmotorn utan katalytiska reaktioner. I dessa motorer har cylindrarna två fack, med ett fack som tar emot en rik blandning, antänds och ger sedan en bred flamma för en effektiv bum i huvudcylinderfacket. Andra modifieringar har också utvecklats. Det är svårt att tillverka en helt ren internkombinationsmotor. Elbilar är rena men de kan lagra endast begränsad effekt och sålunda är deras intervall begränsat.

Allmänna metoder för att kontrollera luftföroreningar från bilar och industrier har övervägts kortfattat ovan. Några specifika åtgärder för att kontrollera fordonets och industriens föroreningar i luft ges nedan.

Fordonsförorening:

1. Att kontrollera förorenande utsläpp från fordonsutsläpp:

Detta kan uppnås genom att:

(i) Användning av ny andel bensin och luft,

(ii) Mer exakt timing av bränslematning,

(iii) Använda gasadditiv för att förbättra förbränningen,

(iv) Genom att injicera luft i avgasen för att omvandla avgasföreningar till mindre giftiga material och av

(v) Uppdatering av motordesign och / eller monteringsreduceringsutrustning (enhet) för att förbättra förbränningen med befintlig motordesign.

Kolmonoxid beror på låg lufthalt i bränsleblandningen, medan NOx-produktion främjas genom höga förbränningstemperaturer. Kolväten följer mer eller mindre mönstret av CO.

Den fullständiga elimineringen av dessa tre föroreningar kan uppnås genom att antingen uppdatera den nuvarande konstruktionen av motorer (t ex fyrtaktsmotorer) eller genom att göra lämpliga ändringar i anordningar för att förbättra förbränningen.

2. För att kontrollera förångning från bränsletank och förgasare:

Detta kan göras genom att:

(i) Samling av ångor med aktivt kol när motorn är avstängd och dess tändning när motorn startas,

(ii) Underkasta bensin i tanken till litet tryck för att förhindra att gasen avdunstas och

(iii) Utveckla lågflyktig bensin som inte avdunstar lätt.

3. Användning av filter:

Vissa gasångor flyter mellan väggar och kolven som kommer in i vevhuset och släpper sedan ut i atmosfären. Kolväten (ca 25%) släpps på detta sätt. Användning av filter som fångar och återanvänder dessa släppta gaser i motorn bör således kontrollera utsläppen av dessa kolväten.

4. Kontroll genom lag:

Dessa ska genomföras vissa standarder genom motorfordonslagen och andra handlingar för konstruktion av motorer etc.

Industriell förorening:

För att kontrollera luftföroreningar från industrianläggningens skorstensavfall måste vi utforma åtgärder för att avlägsna partiklar och gasformiga föroreningar från avfallet. Avlägsnande av partikelformiga material involverar deras uppsamling under inverkan av olika krafter, varigenom de kontinuerligt flyttas ut ur gasflödet.

Den utrustning som används för borttagning är:

(i) cyklon samlare, och

(ii) Elektrostatiska utfällare (ESP). Således måste vi generera kontrolltekniken. För närvarande finns det få kraftverk och industrier som har installerat nödvändiga ESP.

1. Cyklon samlare:

Här utsattes de avfallsgasinnehållande partiklarna för centrifugering. De suspenderade partiklarna rör sig mot cyklonkroppens vägg och sedan till botten och slutligen urladdas. Cyklon-samlarna tar bort ca 70% av partiklarna.

2. Elektrostatiska utfällare (ESP):

För att avlägsna partiklarna från gasflödet appliceras de elektriska krafterna i kammaren i utfällaren. Suspenderade partiklar laddas eller joniseras, och de lockas till laddade elektroder och avlägsnas sedan. ESP kan ta bort 99% av de partikelformiga föroreningarna från skorstenens avgasutsläpp

ESP fungerar mycket bra i kraftverk, pappersbruk, cementfabriker, kolblåsningsanläggningar etc. Hög resistiv damm kan göra separation i en ESP svår. För att övervinna detta används tygfilter eller påsfilter. Men tygfilter är inte lämpliga för våta eller klibbiga partiklar, extrema korrosiva förhållanden och höga gastemperaturer.

Gasformiga föroreningar:

Dessa kan avlägsnas med följande tre metoder.

(a) Våta system:

Dessa används som tvätttorn i vilka alkalivätska cirkulerar kontinuerligt. Denna vätska reagerar med SO2 för att ge en fällning.

b) torra system:

Här får gasföroreningarna reagera med ett absorberande medel under en torr fas. Dolomit, kalk (CaO) och kalksten (CaOH) placeras i vägen för den flytande gasen (SO2). Processen är inte särskilt dyr och innebär ingen spraya vatten. Vatten i kontakt med SO2 ger frätande H2SO4.

c) Våtorksystem:

Här reagerar vatten i absorbenten med syrakomponenterna. Detta erbjuder ett alternativ till traditionell våtprocess som används för avsvavling av bränslegaser från koleldade pannor. Den absorberande kalciumhydroxiden sprids in i den heta gasströmmen i form av små droppar. Kalcium reagerar med SO2 och de heta gaserna gör att vattnet förångas samtidigt.

Slutprodukten är en torr kraft som huvudsakligen innehåller flygaska och salter. Träkol kan också användas som absorberande medel. Andra absorptionsmedel kan också användas för att plocka upp alkoholer och bensiner. Denna metod är mycket effektiv i renhållningsanläggningar, tryckerier och färgfabriker, livsmedelsförädlingsanläggningar, bryggerier och läkemedelsindustrin. Förbränning av gaser kan också användas för petroleum industrier etc.

Kontroll genom lag:

På samma sätt som motorfordon ska standarderna genomföras av lämpliga rättsakter för industrier. Det finns andra villkor som kan genomföras enligt lag.