Tuhé znečisťujúce látky a spôsob ich odstraňovania zo životného prostredia
15.10 2013, www.enviro.sk
Vychádzajúc z platnej environmentálnej legislatívy SR sa pod „tuhou znečisťujúcou látkou – rozumejú častice znečisťujúcej látky ľubovoľného tvaru, štruktúry alebo hustoty rozptýlené v plynnej fáze, ktoré sa pri odbere reprezentatívnej vzorky zachytili na vstupnej strane filtra...“
Tuhé znečisťujúce látky (ďalej len: TZL) sa delia na dve hlavné skupiny:
- hrubé častice označované ako PM10 (pevné častice ≤ 10 mikrometrov = µm) → pre lepšiu názornosť len veľkosť 10 mikrometrov je menšia ako šírka jedného ľudského vlasu, s touto veľkosťou tak častice môžu ľahko prenikať do pľúcnych tkanív, kde sa usadia, čo časom môže v tele človeka vyprovokovať celý rad zdravotných problémov v oblasti srdcovo-cievnej a dýchacej sústavy. Zdrojmi hrubých častíc bývajú napríklad: zvírený prach z ciest priemyselných závodov, spaľovanie tuhých látok či výfukové plyny z motorových vozidiel,
- jemné častice označované ako PM2,5 (pevné častice ≤ 2,5 mikrometrov = µm) → tieto častice sú tak drobné, že ich možno zistiť iba elektrónovým mikroskopom. Zdroje jemných častíc zahŕňajú všetky druhy spaľovacích procesov, vrátane obytného spaľovania dreva, lesných požiarov, ďalej elektrárne, procesy v poľnohospodárstve, automobilová doprava atď. Podobne ako PM10 majú mnohopočetný negatívny efekt na ľudské zdravie, pričom azda najviac trpia naše dýchacie cesty, čo súvisí s tým, že jedinou expozičnou cestou ako sa PM môžu dostať do ľudského organizmu je inhalácia.
Vznik TZL ako sme mali možnosť postrehnúť je úzko spätý najmä s industriálnymi procesmi či automobilovou dopravou a spoločnosť už takmer jedno storočie hľadá proti nemu riešenie.
Ako za jedno z najúčinnejších doposiaľ sa javí odlučovanie (zneškodňovanie) TZL, ktoré prešlo dlhoročným vývojom. Poďme si preto predstaviť tento systém ochrany ovzdušia a jeho základné fyzikálne princípy.
Odlučovanie TZL sa v praxi uskutočňuje prostredníctvom zariadení na odlučovanie tuhých častíc, ktoré pracujú na princípe separovania častíc znečisťujúcich látok z prúdu plynu na odlučovacie plochy (buď priamo na stenu odlučovača, napr. pri gravitačných či vírových odlučovačoch, alebo vo vnútri odlučovača, napr. pri elektrických a rotačných odlučovačoch), pričom odlučovaciu plochu môžu tvoriť aj kvapalné častice v prúde plynu alebo vodná pena v prípade mokrých odlučovačoch. U väčšiny odlučovačov sa musia častice TZL z odlučovacích plôch buď kontinuálne, alebo v časových intervaloch odstraňovať, pričom sa filter aj regeneruje. Najdôležitejšou fázou odlučovacích zariadení na ochranu ovzdušia je teda tzv. fáza separácie častíc!
Zariadenia na zneškodňovanie TZL fungujú na niektorom z ústredných princípov odlučovania:
- gravitačný princíp → napr. žalúziový odlučovač – využíva gravitačné sily,
- zotrvačný princíp → napr. vírový /cyklónový/ odlučovač alebo ventilátorový odlučovač,
- elektrostatický princíp → využíva Coulombove sily je účinný až na 99,99 %,
- difúzny princíp → sily molekulárneho pôvodu vyvolajú difúziu častíc, uplatňuje sa pre častice menšie ako 1 μm,
- intercepčný princíp → častice, ktoré sa pohybujú v blízkosti odlučovacej plochy, sa na ňu môžu odlúčiť vďaka svojej konečnej veľkosti,
- odstredivý princíp → pohyb častíc smerom k odlučovacím plochám je udávaný pôsobením odstredivej sily.
Prihliadnuc na uvedené fyzikálne princípy sa typy odlučovačov TZL klasifikujú nasledovne:
- suché mechanické odlučovače /suchý spôsob odlučovania/,
- mokré mechanické odlučovače /mokrý spôsob odlučovania/,
- filtre,
- a elektrostatické odlučovače.
Suché mechanické odlučovače patria medzi najstaršie typy odlučovacích zariadení, sú dosť rozšírené – založené na využití gravitačného, zotrvačného alebo odstredivého princípu k odlučovaniu častíc. Medzi charakteristické vlastnosti suchých odlučovačov patria: jednoduchá konštrukcia, nenáročná obsluha a údržba, nižšie obstarávacie náklady, nižšia spotreba energie, vhodné aj pre vyššie teploty plynu. Nevýhodou týchto odlučovačov je nízka odlučivosť pre jemné frakcie, preto z hľadiska hrubosti TZL sa suché odlučovače považujú za nevhodné pre veľmi jemné prachy, ako aj pre prachy silne lepivé. Tieto odlučovače len zriedkakedy dokonale spĺňajú požiadavky na emisné limity, preto by sa mali používať skôr ako pred/odlučovače k odlúčeniu hrubších častíc. V rámci suchých mechanických odlučovačov rozoznávame 4 základné typy: usadzovacie prachové komory (prašníky), zotrvačné odlučovače (žalúziové), vírové odlučovače (cyklóny) a rotačné odlučovače.
Mokré mechanické odlučovače sú založené na využití zotrvačného a difúzneho princípu.
Spravidla rozoznávame sprchové (sprchové veže), hladinové, vírové, penové a prúdové odlučovače. V porovnaní so suchými sa pri nich dosahuje vyššia odlučivosť pre jemné frakcie a súčasne s tuhými zachytávajú aj plynné znečisťujúce látky. Tieto odlučovače sa môžu používať aj pri vyššej koncentrácii častíc, kondenzácia plynu zlepšuje odlučovací proces jemných častíc, sú vhodné aj pre odlučovanie výbušných, vlhkých a lepivých prachov a v ich okolí sa dosahuje nízka povrchová prašnosť. Medzi nevýhody mokrých odlučovačov patria: spotreba vody na odpar môže byť limitujúca pri odlučovaní plynov pri vyššej teplote, väčšie nebezpečenstvo korózie či zamŕzania, vyššia tlaková strata, náročnejšie na obsluhu a údržbu.
Filtre pracujú na princípe difúznom, intecepčnom a nie je pri nich vylúčený ani princíp zotrvačný. Filtračný materiál môže byť tvorený filtračnými textíliami, rôznymi zrnitými vrstvami či poréznymi hmotami pre technologicky náročné čisté priestory.
Elektrostatické odlučovače sú založené na princípe elektrostatickom alebo gravitačnom. Svoje využitie nachádzajú pri čistení spalín (škvara, troska, popolček, sadze), industriálne vytvorených emisií a vetracieho vzduchu, ktorý je nasýtený atmosférickým prachom. Častice sú odstraňované z prúdu plynu pomocou pôsobenia elektrických síl. Výhodou elektrostatických odlučovačov je, že sú vhodné i pre jemné častice, trpia nízkou tlakovou stratou, hodia sa aj pre veľké objemové prietoky plynu a sú menej citlivé na abrazívne častice. Ich nevýhodami sú vyššie investičné náklady na obstaranie, vyššie nároky na stavebný priestor, náročnosť na obsluhu a údržbu (nutnosť kvalifikovanej obsluhy!) a citlivosť na zmeny v zložení prachu (merný elektrický odpor).
Toto bol základný prehľad jednotlivých typov odlučovacích zariadení, ktorých prevádzkové náklady rastú v závislosti od stupňa celkovej odlučivosti. Čím vyššia je odlučivosť zariadenia, tým je to lepšie pre životné prostredie (v tomto prípade hlavne pre ovzdušie), apropo spájaním jednotlivých odlučovačov sa celková odlučivosť zvyšuje, a preto je vhodné robiť túto kombináciu a využívať tak odlišné vlastnosti jednotlivých zariadení v prospech jediného cieľa – čo najefektívnejšej odlučivosti znečisťujúcich látok.
Spracovala: Monika Offertálerová
Copyright © www.enviro.sk 2023