Раздел 7. Перспективные технологии

Раздел 7. Перспективные технологии

В условиях промышленного предприятия очистка отработанного воздуха в производственных помещениях для содержания птицы одно из главных технологических решений в борьбе с выбросами в окружающую среду вредных веществ. Методы очистки воздуха в птицеводческих хозяйствах применяются с целью перекрестного эффекта, заключающегося в снижении концентрации загрязняющих веществ в атмосферном воздухе, и как следствие, в полном или частичном устранении неприятных запахов.

В ходе выращивания птицы пометная масса разлагается, образуя аммиак и сероводород, вещества опасные для жизни не только поголовья птицы, но и человека. Также особое внимание должно уделяться продуктам жизнедеятельности птицы таким как, органическая пыль, микроорганизмы и углекислый газ. В связи с этим очистка воздуха на промышленных птицеводческих хозяйствах необходима как с целью обеспечения благополучных условий содержания для птицы, так и для создания экологической безопасности окружающей среды.

В настоящее время отработанный воздух на выходе из вытяжной вентиляционной системы можно очищать следующими методами:

1) капельная биофильтрация;

2) одноступенчатая система очистки;

3) двухступенчатая система очистки;

4) сухая фильтрация;

5) система гидрозатвора;

6) электрофильтрация;

7) ионизация воздуха.

7.1 Капельная биофильтрация

Капельная биофильтрация осуществляется в биоскруббере (рабочий процесс показан на рис. 7.1). Загрязняющие вещества осаждаются на фильтре поддерживаемом во влажном состоянии. Вследствие интенсивного контакта между воздухом и водой, пылью, аммиаком и неприятными запахами, содержащимися в загрязненном воздухе, вредные вещества всасываются в жидкой фазе и впоследствии разрушаются микроорганизмами, оседая на элементах фильтра в виде биопленки. Стоки собираются в резервуар для хранения, прежде чем возвращаться обратно в верхнюю часть скруббера. Таким образом, биомасса в системе накапливается частично в виде биопленки на поверхностном материале фильтра и частично в виде взвешенных частиц в воде, которая циркулирует по системе. Эффективность метода зависит от влажности фильтра, состава воздуха на квадратный метр фильтра, и высоты фильтра. При использовании такого метода очистки воздуха возможны проблемы из-за высокого содержания пыли в воздухе, так как создается высокое сопротивление воздуха.

Рис. 7.1 - Рабочий процесс биоскруббера

7.2 Одноступенчатая система очистки

Одноступенчатая система очистки отработанного воздуха сконструирована по модульному принципу (рис. 7.2). Каждый модуль рассчитан на объемный поток воздуха в среднем 65 тыс. . При использовании очистителя необходимо подавать отработанный воздух сфокусированно, т.к. он проходит через очиститель, перед тем как покинуть корпус. Фильтрующая стенка регулярно орошается водой с фронтальной стороны при помощи форсунок. Тем самым удается предотвратить оседание пыли на стенке либо склеивание наполнителя, что обеспечивает эффективность чистки. Воздух проходит через фильтрующую стенку, по которой стекает вода, смывая пыль и аммиак в резервуар с водой. Благодаря добавке серной кислоты в воду (рН < 3,3) очистка воздуха от аммиака становится более эффективной. Находящийся в воде для промывки аммоний связывается, превращаясь в сульфат аммония, позволяя предотвратить газовыделение . Дозирование кислоты производится в зависимости от показателя рН воды для промывки посредством автоматического дозирующего насоса. Кислота должна храниться в закрытом сервисном помещении. При использовании очистителя в помещении для выращивания бройлеров отработанный воздух вытягивается через фильтрующие стенки отдельных модулей. При этом модули активируются поочередно исходя из возрастающей потребности в вентиляции. Для равномерного распределения эмиссионной нагрузки по всем модулям, они используются поочередно. За счет модульной конструкции удается сократить до 40% расходы на электроэнергию по сравнению с немодульными очистителями. Особый порядок фильтрующих стенок обеспечивает большую площадь чистки для улавливания пыли и аммиака. При использовании такого метода возможно сокращение эмиссий неприятных запахов и микробов.

В ходе измерений были установлены следующие показатели по очистке воздуха:

- до 85% аммиака;

- до 89% пыли;

- до 84% PM 10 (размер частиц < 10 м);

- до 62% PM 2,5 (размер частиц < 2,5 м).

Рис. 7.2 - Схематическое изображение очистителя воздуха

7.3 Двухступенчатая система очистки

Система очистки воздуха состоит из двух этапов: очистка в химическом скруббере и в биоскруббере.

На первом этапе с помощью кислоты отделяется аммиак и пыль. Он состоит из фильтра, изготовленного из синтетических полимерных волокон, расположенных параллельно с большой емкостью для хранения воды. Аммиак реагирует с серной кислотой, образуя сульфат аммония. С помощью регулируемой системы дозирования кислоты, значение pH для очистки воды на химической стадии находится в определенном диапазоне. Когда значение рН достигает более высокого уровня за счет поглощения аммиака, добавляют кислоту для снижения рН значения. На втором этапе воздух очищается в биоскруббере по технологии приведенной в пункте 7.1.

Схема двухступенчатой системы очистки воздуха представлен на рис. 7.3.

Рис. 7.3 - Двухступенчатая очистка воздуха с комбинацией химического скруббера и биоскруббера

При использовании двухступенчатой системы очистки отработанного воздуха удается сократить выбросы пахучих веществ, аммиака и пыли. По сравнению с одноступенчатой системой очистки применение двух скрубберов примерно соответствует работе трех одноступенчатых систем очистки воздуха.

Количество затрачиваемой воды в химической стадии составляет 0,05  на каждый кг пропускаемого аммиака и в биологической стадии - 0,04 . Сокращение аммиака могут быть достигнуты в диапазоне от 70 до 96%, при общем снижении пыли от 85 до 98%.

7.4 Сухая фильтрация

Воздух втягивается в выходное отверстие проходит через фильтр, расположенный в водоотводящем канале перед вытяжным вентилятором, выполненный из многослойного пластика или бумажных фильтров. Центробежной силы из воздуха, циркулирующего в многочисленных полостях фильтр, отделяющий пыль от воздуха, позволяя пыли падать и собираются в V-образных карманах фильтра.

В качестве пылеулавливающих материалов используют различные хлопчатобумажные и синтетические ткани, стекловолокно, асбест, пенаполиуретан и др. Эффективность таких фильтров 45 - 95%. Полная очистка воздуха от пыли и микроорганизмов (стерилизация) достигается тонковолокнистыми фильтрующими материалами.

Фильтр для улавливания пыли состоит из фильтрующей стены, внутри которой проходящий сквозь нее воздух подвергается массивным изменениям направления движения. Благодаря этому простому механическому принципу центрифугирования происходит выделение пылевых частиц из воздушного потока. Пылевые частицы собираются в V-образных осадочных камерах, расположенных за пределами потока воздуха. Это позволяет освободить путь очищенному воздуху, несмотря на заполнение воздушного фильтра пылью. Квалифицированные исследования позволили выявить общий показатель пылеулавливания: до 70%. схема сухого фильтра, установленного в помещении для выращивания птицы представлена на рис. 7.4.

Рис. 7.4 - Схема сухого фильтра

Использование сухой фильтрации воздуха позволяет достичь высокий накопительный потенциал за счет V-образных камер оседания вне потока воздуха а также устойчивое сопротивление потоку ввиду беспрепятственного прохождения воздушного потока. Стенки фильтра хорошо сохраняют форму за счет геометрической структуры и имеют долгий срок службы т.к. они изготовлены из пластмассы. В сравнении с биофильтрами, где используется увлажнение, фильтры сухого типа, работающие без использования воды позволяют снизить капзатраты, эксплуатационные расходы.

7.5 Система гидрозатвора

Отработанный воздух из помещения направляется вниз по водяной бане чтобы впитать частицы пыли, и затем перенаправляется на 180 градусов вверх в воздух, чтобы избавиться от загрязняющих веществ (см. рис. 5). Водяная баня должна регулярно заполняться водой с целью компенсации испарения. Такой метод очистки воздуха может быть использован в помещениях для выращивания птицы с системой тоннельной вентиляции. На рис. 7.5 изображена система гидрозатвора, располагающаяся в задней торцевой части производственного помещения.

Рис. 7.5 - Схема водяного затвора

7.6 Электрофильтрация

Наиболее перспективной системой очистки воздуха с точки зрения защиты от распространения аэрогенных инфекций, защиты окружающей среды, улучшения санитарно-гигиенического состояния воздушной среды в животноводческих помещениях и снижения энергозатрат на создание оптимального микроклимата в данных помещениях является система комплексной очистки рециркуляционного воздуха основанная на электрофильтрации воздуха. Для высокоэффективной очистки рециркуляционного воздуха необходим электрофильтр, обладающий высокой пылеемкостью и возможностью непрерывной регенерации осадительных электродов. Такими качествами обладает мокрый однозонный электрофильтр. В результате использования систем комплексной очистки рециркуляционного воздуха можно эффективно осуществлять очистку и обеззараживание воздуха в птицеводческих хозяйствах. Система позволяет снизить концентрации вредных веществ внутри помещений, улучшить условия труда и снизить энергозатраты на создание нормативного микроклимата [2].

7.7 Ионизация воздуха

Ионизация и санация воздуха озоном используется в системе рециркуляции, состоящей из двух стадий. В результате воздух из загрязненного помещения очищается озоном (концентрация 11,3 мг/л), а затем возвращается уже чистым для повторного использования. В обработанном воздухе полностью отсутствуют метанол, органические соединения и пыль, а концентрация сероводорода, аммиака и углекислого газа снижается до уровня предельно допустимых концентраций.

Для дезинфекции воздуха помещений в присутствии птицы также рекомендовано применять высокодисперстные аэрозоли молочной кислоты, триэтиленгликоля или 20%-ного водного раствора резорцина из расчета 35 мг препарата на 1  воздуха помещения. Препараты распыляют распылителями и компрессором. Рациональнее вводить аэрозоль через приточную вентиляцию.

Для искусственной ионизации воздуха применяют аэроионизаторы: игольчатого и антенного типов, работающие на принципе коронного разряда, а также радиоизотопные ионизаторы.

Положительный эффект аэроионизации выражается в улучшении зоотехнических показателей выращивания птицы: выводимость цыплят увеличивается на 2,0 - 6,0%, среднесуточный прирост бройлеров увеличивается до 7,0%.