Metody ograniczania LZO

Istnieje szereg metod pozwalających na obniżenie stężenia LZO w gazach odlotowych. Właściwa metoda ograniczenia emisji powinna być dobrana do danego procesu technologicznego.

O wyborze danej metody decyduje m.in.:

• rodzaj stosowanych rozpuszczalników,

• stężenie poszczególnych związków organicznych,

• temperatura powietrza,

• strumień objętości gazów odlotowych,

• czas pracy instalacji.

Metody ograniczania emisji można podzielić na:

1. pierwotne:

- zmiana procesu technologicznego,

- zastosowanie innych surowców zawierających mniejszą ilość LZO – zast ępowanie farb standardowych farbami wodorozcieńczalnymi, powoduje to jednak wydłużenie procesu schnięcia i zmniejszenie odporności powłoki,

- zmiana organizacji pracy.

2. wtórne: instalacje do oczyszczania gazów odlotowych.

 

Metody wtórnego ograniczania emisji LZO

1. Adsorpcja na w ęglu aktywnym

Najtańsza i najbardziej uniwersalna metoda, mająca bardzo szerokie zastosowanie, problemem jest sposób zagospodarowania zużytego węgla aktywnego.

Metoda adsorpcyjna przeznaczona jest do oczyszczania gazów odlotowych z rozpuszczalników organicznych o stosunkowo niskich lub zmiennych w czasie stężeniach. Znajduje ona zastosowanie do obniżenia emisji związków organicznych z procesów suszenia, lakierowania, powlekania itp. Urządzenia redukcyjne tego typu, projektowane i wykonywane są w szerokim zakresie wydajności od 100 do 100 000 [m /h] i stężeniach związków organicznych od 0,5 [mg/m ] do 500 [mg/m ]. Skuteczność oczyszczania jest wysoka (ok. 90%), w zależności od rodzaju zanieczyszczeń dochodzi nawet do 98%.

2. Spalanie na złożu katalitycznym

Metoda mająca zastosowanie do oczyszczania gazów odlotowych niezawierających związków chlorowcopochodnych.

Rewersyjna metoda katalitycznego oczyszczania gazów, dzięki niskiej energochłonności nadaje się szczególnie do oczyszczania gazów z zanieczyszczeń organicznych emitowanych

przez przemysł do powietrza. Tego typu instalacje przeznaczone są do oczyszczania gazów emitowanych z różnych źródeł np. komory i suszarnie lakiernicze, fabryki mebli i wyrobów z drewna, zakłady chemiczne, spożywcze, budowy jachtów i okrętów, przetwórstwa tworzyw sztucznych, fabryki farmaceutyków, papierosów, materiałów budowlanych, drukarnie itp. Instalacje typu rewersyjnego stosowane są w zakresie wydajności od 300 do 15 000 [m /h] dla stężeń związków organicznych od kilkuset [mg/m ] do kilku [g/m ]. Skuteczność oczyszczania, w zależności od rodzaju zanieczyszczeń, dochodzi do 98%. Przy stężeniach związków organicznych powyżej 0,7 [g/m ] (w przeliczeniu na ksylen) instalacja pracuje w sposób autotermiczny (bez dostarczania energii na ogrzanie reaktora).

3. Adsorpcja na węglu aktywnym, desorpcja ciepłym powietrzem i dopalanie katalityczne Instalacje do oczyszczania gazów metodą adsorpcyjną z desorpcją i utlenianiem gazów na złożu katalitycznym przeznaczone są do oczyszczania gazów odlotowych z rozpuszczalników organicznych o stosunkowo niskich lub zmiennych w czasie stężeniach. Znajdują one zastosowanie do obniżenia emisji związków organicznych z procesów suszenia, lakierowania, powlekania itp.

Instalacje tego typu stosowane są w szerokim zakresie wydajności od 2 000 do 100 000 [m /h] i stężeniach związków organicznych od 30 [mg/m ] do 500 [mg/m ]. Skuteczność oczyszczania, w zależności od rodzaju zanieczyszczeń, dochodzi do 98%.

4. Adsorpcja na węglu aktywnym, desorpcja parą wodną i odzysk rozpuszczalnika

Metoda stosowana w przypadku stosunkowo wysokich stężeń rozpuszczalników organicznych (rzędu kilku g/m ).

Jest to metoda podobna do metody adsorpcji na węglu aktywnym, desorpcji ciepłym powietrzem i dopalaniu katalitycznym, z tą różnicą że zdesorbowana mieszanina zostaje skroplona, następnie oddzielany jest z niej rozpuszczalnik, który zawracany jest do procesu. Skuteczność metody zależy od parametrów prowadzenia procesu i wynosi ok. 95%.

5. Spalanie termiczne

Gazy odlotowe zawierające LZO kierowane są do trójkomorowego reaktora (dopalacza). W reaktorze tym ma miejsce proces termicznej utylizacji oparów rozpuszczalników, a wytworzone podczas tej reakcji ciepło jest wykorzystywane do podgrzania gazów wlotowych, natomiast jego nadmiar do celów technologicznych. Dzięki wykorzystaniu trójstopniowego procesu dopalania sprawność redukcji zanieczyszczeń wynosi 99%.

Przy niskich stężeniach związków organicznych w gazach odlotowych konieczne jest dostarczenie energii, do czego wykorzystywane jest spalanie gazu ziemnego w palniku gazowym. Do dopalacza mogą być doprowadzane gazy odlotowe o zawartości związków organicznych w przedziale od 2 – 5 g/m .

6. Spalanie katalityczno – termiczne

Jest to metoda łącząca w sobie dwie opisane już metody - spalanie na złożu katalitycznym i spalania termiczne.

7. Biofiltr

Jest to metoda skuteczna do unieszkodliwiania odorów oraz związków organicznych. Warunkiem jest odpowiednia temperatura (powyżej 5°C) i wilgotność wypełnienia (od 40 do 70% maksymalnej pojemno ści wodnej).

Głównym elementem biofiltra jest warstwa porowatego materiału filtracyjnego, zasiedlonego przez mikroorganizmy zdolne do biologicznego rozkładu zanieczyszczeń powietrza. Podczas powolnego przedmuchiwania gazów przez warstwę materiału filtracyjnego zanieczyszczenia są sorbowane, a następnie rozkładane przez mikroorganizmy. Działanie mikroorganizmów prowadzi do regeneracji (samoregeneracji) wypełnienia - sorbentu. Przy sprawnej pracy biofiltra cała ilość pochłoniętych zanieczyszczeń ulega rozkładowi na wypełnieniu urządzenia.

Ważnym elementem dla efektywności pracy biofiltra jest właściwy dobór złoża filtracyjnego. Dobry materiał filtracyjny musi być bogato zasiedlony przez mikroorganizmy, mieć dużą powierzchnię właściwą oraz luźną strukturę gwarantującą niskie opory przepływu gazu. Skuteczność oczyszczania wynosi od 95% do 98%.

 

Mało popularne metody wtórnego ograniczania emisji LZO

1. Spalanie w pochodniach

Metoda ta polega na spalaniu LZO bezpośrednio w strumieniu palnika gazowego lub olejowego. Uzyskane w ten sposób ciepło może być wykorzystane do celów grzewczych lub technologicznych. Bardzo ważnym elementem jest stosowanie odpowiedniego nadmiaru powietrza w celu całkowitego spalenia LZO. Skuteczność metody wynosi do 99%. Jest to jednak metoda stosunkowo droga.

2. Kondensacja

Podczas schładzania gazu do odpowiednio niskiej temperatury, większość LZO ulega kondensacji. Kondensacja par LZO nie jest jednak rozwiązaniem ekonomicznym, gdy:

- temperatura kondensacji jest niska i musi być stosowany więcej niż jeden stopień chłodzenia,

- podczas kondensacji ma miejsce zestalanie się substancji w postaci stałej,

- gazy chłodzone zawierają duży udział pary wodnej.

3. Absorpcja

Stosując eter polietylenoglikolowy jako absorbent w kolumnie z wypełnieniem strukturalnym w układzie przeciwprądowym, usuwa się gazy odlotowe zawierające LZO. Proces prowadzi się w temperaturze ok. 5°C. Z cieczy poabsorpcyjnej prowadzi się desorpcje. Opary rozpuszczalnika gromadzone są w separatorze i pobierane do dalszej przeróbki, natomiast czysty absorbent zwracany jest do obiegu. Układ taki pozwala na obniżenie emisji o ok. 93%.

4. Separacja membranowa

Metoda ta oparta jest na selektywnej przepuszczalności LZO przez membrany. Membrany wykonane są przeważnie z polidimetylosiloksanu – gumy silikonowej w postaci pustych włókien lub tzw. modułów membranowych. Układy takie najlepiej nadają się do usuwania zanieczyszczeń ze strumieni stężonych przy zawartości LZO > 1 000 ppm. Koszt separacji wzrasta proporcjonalnie do strumienia objętości gazu, ale jest niezależny od stężenia LZO. Separacja membranowa łączona jest często z kondensacją, co zapewnia skuteczniejszą separację niż zastosowanie jednej metody.

 

Metody ograniczania emisji całkowitego węgla organicznego w instalacjach do spalania i współspalania odpadów

Inne metody ograniczenia emisji całkowitego węgla organicznego (TOC) stosowane są w przypadku instalacji do spalania lub współspalania odpadów. Główną metodą służącą do ograniczenia emisji tych związków oraz dioksyn i furanów, a także rtęci i innych lotnych metali jest sucha metoda adsorpcji. Realizowana jest ona na kilka sposobów. Najczęściej polega na wtrysku pylistego węgla aktywnego do strumienia spalin, a następnie odpylaniu gazów w filtrze workowym lub ceramicznym. Bardzo często zamiast czystego węgla aktywnego stosowana jest mieszanina węgla aktywnego z wapnem hydratyzowanym (nazwa handlowa sorbalit, sorbacal). Kolejny sposób polega na przepuszczaniu strumienia spalin przez stacjonarny adsorber z węglem aktywnym. Inny sposób to zastosowanie filtrów z ruchomym złożem węgla lub koksu aktywnego. Spaliny przepuszczane są przeciwprądowo (z dołu do góry) w stosunku do złoża sorbentu.