ОБЕЗВРЕЖИВАНИЕ ГАЗОВЫХ ВЫБРОСОВ МЕТОДОМ ОЗОНИРОВАНИЯ

Авторы: Н.А. Минаева, Ю.Н. Ганнова
Источник: Охорона навколишнього середовища та раціональне використання природних ресурсів - 2013 / Матерiали ХХIII Всеукраїнської наукової конференцiї аспiрантiв і студентів. — Донецьк, ДонНТУ — 2013, Том 1, с. 18-19.

Промышленные выбросы увеличиваются в среднем на (2 — 5) % в год. Воздух большого города сильно отличается от чистого лесного воздуха. Причина этого — выбросы автотранспорта, котельных и промышленных предприятий, которые содержат стандартный набор газов: сернистый газ, оксиды азота, угарный газ, формальдегид и другие вредные вещества.

Озонирование — экологически чистая технология очистки, основанная на использовании газа озона — мощного окислителя. Озон вырабатывается из кислорода, содержащегося в атмосферном воздухе и после взаимодействия с загрязняющими химическими и микробиологическими веществами превращается в обычный кислород. Все продукты озонирования являются более безвредными для человека.

Озонатор (генератор озона) — устройство для получения озона (O₃). Озон является аллотропной модификацией кислорода, содержащей в молекуле три атома кислорода. В большинстве случаев исходным веществом для синтеза озона выступает молекулярный кислород (O₂), а сам процесс описывается уравнением 3O₂ — 2O₃. Эта реакция является эндотермичной и легко обратимой. Поэтому, на практике применяется комплекс мер,способствующих максимальному смещению её равновесия в сторону целевого продукта.

Озонированием можно обезвреживать выбросы, которые содержат следующие загрязняющие вещества: ароматические углеводороды (от химической и коксохимической промышленности, мусоропереработки, нефтегазовой отрасли); сернистый ангидрид (от производств серной кислоты, сульфата аммония, переработки твердых топлив, металлургических, керамических, минераловолокнистых плит, рубероида, бумаги); сероводород (от производства серы, серной кислоты, сульфата бария, сероуглерода, соды, пестицидов, ультрамарина); оксид углерода (от котельных, предприятий металлургии и нефтехимии, химической и коксохимической промышленности); окислы азота (от химической и коксохимической промышленностей, металлургии, металлообработки); формальдегид (от производств химических, стройматериалов, рубероида, пергамина, пенопласта, минераловатных плит, синтетических жирных кислот, синтетических материалов).

В настоящее время в промышленных условиях озон получают 2-мя способами:

Получение озона при помощи УФ-облучения. Воздух, содержащий кислород или очищенный кислород пропускают через специальную камеру, где под воздействием коротковолнового УФ-облучения молекула кислорода диссоциирует на 2 атома и затем образуется озон путем слияния атома и целой молекулы кислорода (в кабинетах физиотерапии запах озона сопровождает известную многим процедуру кварцевания).

Метод применяется весьма ограниченно, потому что концентрации получаемого озона не превышают 0,1 % по массе, что недостаточно для эффективной очистки и обеззараживания воды в промышленных условиях.

Способ получения озона электросинтезом в коронном разряде является самым надежным и эффективным из всех известных и поэтому получил наибольшее распространение в промышленных условиях. Отличается оптимальным соотношением энергетических затрат к концентрации вырабатываемого озона.

Коронный разряд (корона — слабое голубовато-фиолетовое свечение) возникает в газе в сильно неоднородном электрическом поле между двумя электродами — высоковольтным и заземленным, разделенными зазором (разрядный промежуток) и диэлектриком (рис. 1).

Озон образуется в результате диссоциации молекулы кислорода в результате воздействия энергии электронов, движущихся между электродами через разрядный промежуток. Концентрация озона зависит от величины напряжения, его частоты, толщины диэлектрика, величины диэлектрической постоянной, а также от концентрации кислорода в рабочем газе, определяемой типом рабочего газа — осушенный или неосушенный воздух, кислород, а также давлением рабочего газа в разрядном промежутке.

Эффективность очистки выбросов от вредных газообразных соединений и болезнетворных микроорганизмов с помощью промышленного озонатора воздуха составляет более 80 %.

Обезвреживание промышленных выбросов озонированием является перспективным методом очистки. Установки нашли применение в европейских странах и в России, однако в Украине практически не применяются генераторы озона.