Методы очистки выбросов лакокрасочных производств

На объектах промышленности, производящих или использующих лакокрасочные материалы (ЛКМ), нормированию подлежат выбросы летучих органических соединений.

Для понимания того, каким образом можно снизить выбросы ЛОС рассмотрим базовые знания о них:

• где они образуются в естественной среде;
• как они используются в промышленности;
• влияние на здоровье человека;
• методы измерения и предельно-допустимые концентрации;
• методы нейтрализации

Наиболее распространены и опасны четыре ЛОС: бензол, толуол, этилбензол и ксилол. Это хорошо известные опасные соединения, которые используются в самых разных отраслях промышленности, в естественным состоянии встречаются в не переработанной нефти и природном газе. Их попадание в окружающую среду чаще всего является результатом процессов переработки каждого из них в различных химических процессах.

Бензол – C₆H₆ – это бесцветное, сладко пахнущее соединение быстро испаряется и легко воспламеняется. В природе он встречается в составе сырой нефти и природного газа, а также в дыме вулканов, лесных пожарах. Это соединение можно улавливать в процессе переработки сырой нефти, и оно является широко распространенной высокооктановой ароматической добавкой к прямогонным бензинам.

Бензол чрезвычайно вреден для человека. Низкие уровни воздействия могут вызвать сонливость, головокружение, спутанность сознания, учащенное или нерегулярное сердцебиение и тремор. Известно, что длительное воздействие бензола вызывает рак; высокие концентрации бензола смертельны. Предельно-допустимые концентрации (ПДК) бензола в воздухе рабочей зоны составляет 15 (максимально разовая) и 5 (среднесменная) мг/м³, для атмосферного воздуха 0,1 мг/м³ (для РФ).

Толуол – C₇H₆ – бесцветная жидкость с резким запахом растворителя. Это второстепенная составляющая сырой нефти, улавливаемая в процессе переработки и используемая в производстве клеев, смол, растворителей, лаков, клеев и пластмассовых изделий.

Люди, подвергшиеся воздействию толуола, испытывают эффекты, похожие на опьянение. Длительное воздействие может привести к потере зрения и слуха. ПДК толуола в воздухе рабочей зоны составляет 150 (максимально разовая) и 50 (среднесменная) мг/м³, для атмосферного воздуха 0,6 мг/м³ (для РФ).

Этилбензол – C₆H₅CH₂CH₃ – это бесцветное, сладко пахнущее соединение, газообразное при комнатной температуре, легко воспламеняется. Получаемый из сырой нефти при переработке, этилбензол широко используется в производстве стирола. Он также широко используется в качестве растворителя в чернилах и красителях и является побочным продуктом сгорания моторного топлива.

Воздействие высоких уровней этилбензола может вызвать потерю слуха и повреждение почек; длительное воздействие может привести к образованию раковых опухолей. ПДК этилбензола в воздухе рабочей зоны составляет 150 (максимально разовая) и 50 (среднесменная) мг/м³, для атмосферного воздуха 0,02 мг/м³ (для РФ).

Ксилол – C₆H₄(CH₃)₂ – соединение имеет три изомера (идентичные химические формулы в разных структурах). Это бесцветное жирное легковоспламеняющееся вещество, широко используется в качестве растворителя. Он также используется при производстве одежды из полиэстера.

Высокие уровни воздействия ксилола могут вызвать головные боли, нарушение координации, головокружение и спутанность сознания. При высоких уровнях в течение коротких периодов времени воздействие также может вызвать раздражение кожи. В чрезвычайно высоких концентрациях он смертелен. (ПДК) ксилола в воздухе рабочей зоны составляет 50 (максимально разовая) и 150 (среднесменная) мг/м³, для атмосферного воздуха 0,2 мг/м³ (для РФ).

Наиболее точные измерения выбросов указанных ЛОС получают при помощи газовой хроматографии (Методика ФР.1.31.2009.05509: Диапазон измерения от 0,05 до 100 мг/м³. Методика МВИ-2-05: Диапазон измерения от 0,005 до 1,5 г/м³. Методика ФР.1.31.2013.16448: Диапазон измерения от 0,005 до 1,5 г/м³).

Очистка выбросов ЛОС

Поскольку для обеспечения безопасности окружающей среды и здоровья людей необходимо соблюдать ПДК летучих органических соединений, существует множество способов их нейтрализации, в том числе:

• отгонка соединений во время процессов очистки или производства и подготовка их для повторного использования;
• использование доступных технологий очистки, включая биологическое разложение или адсорбционную фильтрацию;
• термическое дожигание.

Некоторые способы нейтрализации решают проблему более полно, чем другие. Например, повторное использование не может происходить бесконечное количество раз, в конечном итоге оно просто задерживает возможные выбросы. Фильтры с активированным углем достаточно дороги, и их необходимо заменять, поскольку со временем их эффективность снижается. Сжигание ЛОС наносит окружающий среде почти такой же вред, как и их выброс, поскольку одним из побочных продуктов их сгорания является CO₂.

Существуют и другие биотехнологии снижения выбросов ЛОС. Например, некоторые соединения разлагаются под воздействием естественного солнечного света. Соответственно, комбинированные системы озона O3/УФ-излучения могут нейтрализовать эти соединения. Однако эти системы требуют большого количества озона, получение которого либо нестабильно, либо очень затратно. Кроме того, УФ-обработка требует много энергии, поэтому эксплуатационные расходы велики.
Соединения также могут метаболизироваться микроорганизмами как в аэробных, так и в анаэробных условиях.

Биологическая очистка

Проектируемые и производимые нами установки аэробной биологической очистки естественным образом разлагают вредные соединения ЛОС, без недостатков, присущих другим методам очистки.

Эти установки (биохимическая ОВЕН-БИО/БС или биофильтр ОВЕН-БИО/БФ), занимают значительно меньше места, чем любое другое решение для очистки, не требуют постоянной замены фильтрующего материала, очень недороги и просты в обслуживании и превосходят конкурирующие методы снижения промышленных выбросов.