فناوری‌های کاهش ذرات معلق هوا در صنایع

تغییرات در حال وقوع در محیط زیست و همچنین توسعه پویای فعالیت های انسانی و انتشار غیرقابل کنترل آلاینده ها در هوا طی سالیان متمادی، به طور قابل توجهی به بدتر شدن کیفیت هوا و در نتیجه سطح و ایمنی سلامت انسان و طبیعت منجر شده است. به لطف افزایش آگاهی از ترکیب هوا، توجه ویژه ای به ایمن سازی آلاینده های قابل کنترل و حذف گرد و غبار از ذرات هوای جریان یافته به محل زندگی شده است. در این مقاله در ادامه مقالات شرکت مهندسی کاشفان نیلفام ، منابع وقوع گرد و غبار معلق در هوا مشخص شده و تأثیر آن بر محیط زیست و فناوری های مورد استفاده در دستگاه های تصفیه هوا از آلاینده های گرد و غبار ارائه شده است.

مقدمه

توسعه جامعه بر افزایش تقاضا برای محصولات، انرژی و گرما تأثیر می گذارد که منجر به افزایش مواد خام مورد استفاده و تعداد فرآیندهای تکنولوژیکی می شود و در عین حال مقادیر زیادی آلاینده منتشر شده در هوا تولید می کند. علاوه بر آلودگی خاک و آب،در آلودگی هوا با ذرات معلق نقش مهمی ایفا می کند. اگرچه ذرات معلق موجود در هوا هم از منابع انتشار طبیعی و هم از منابع انسانی می‌آیند، تأثیر فعالیت‌های انسانی بر تأثیر انتشارات منابع طبیعی بیشتر است. این عمدتا به دلیل شدت و میزان آلودگی گرد و غبار ساطع شده توسط فعالیت های انسانی، از ماشین های تک تا کارخانه های بزرگ و تجمعات صنعتی متعدد است که اغلب از استانداردهای مجاز برای غلظت گرد و غبار فراتر می رود . گرد و غبار که از بیرون به داخل اتاق ها و کل ساختمان ها جاری می شود، یکی از خطرناک ترین پدیده های آلاینده هوا است که اثرات مستقیم و غیرمستقیم بر سلامت انسان و آب و هوا دارد. افزایش آگاهی عمومی از تأثیر آلودگی گرد و غبار بر سلامتی آنها و همچنین در محل کار و ساختمان های مسکونی، منجر به توسعه چشمگیر دستگاه هایی شده است که از فرآیندهای حذف گرد و غبار معلق از هوا استفاده می کنند. اصل اساسی عملکرد تصفیه کننده های هوای مورد استفاده در اتاق های خانگی مبتنی بر استفاده از فرآیند فیلتراسیون است. استقرار دستگاه های با اندازه های بزرگتر برای استفاده، از جمله در صنعت، به منظور کاهش انتشار گرد و غبار ضروری است.

گرد و غبار و انتشار ذرات

هوا حاوی مخلوط متنوعی از ذرات میکروسکوپی است که می‌توانند به طور طبیعی منشأ بگیرند، اما همچنین از فرآیندهای مختلف صنعتی یا تولید برق ناشی می‌شوند. قرار گرفتن در معرض گرد و غبار و انتشار ذرات معلق می تواند اثرات نامطلوبی بر سلامت انسان داشته باشد و به بیماری های تنفسی و مشکلات قلبی عروقی کمک کند. علاوه بر این، این ذرات همچنین می توانند اثرات منفی بر محیط زیست داشته باشند، به شکل گیری مه دود، کاهش دید و تاثیر بر کیفیت هوا و اکوسیستم ها کمک کنند.

این ذرات می توانند اندازه ها و ترکیبات مختلفی داشته باشند و به طور کلی بر اساس قطر آیرودینامیکی خود به دو دسته تقسیم می شوند:

PM10: ذرات با قطر 10 میکرومتر (μm) یا کوچکتر. این ذرات به اندازه‌ای کوچک هستند که بتوانند عمیقاً در ریه‌ها استنشاق شوند و می‌توانند باعث مشکلات تنفسی و سلامت عمومی شوند.

PM2.5: ذرات با قطر 2.5 میکرومتر (μm) یا کوچکتر. این ذرات کوچکتر هستند و می توانند بیشتر به سیستم تنفسی نفوذ کنند و حتی به جریان خون برسند و خطر مشکلات قلبی عروقی و سایر اثرات منفی سلامتی را افزایش دهند.

معایب وجود گرد و غبار معلق در هوا

آلاینده های هوا در محیط، مانند ذرات معلق، از منابع مختلف انتشار می آیند. گرد و غبار اتمسفر هم آلودگی اولیه است که مستقیماً از منبع به اتمسفر ساطع می شود و هم آلودگی ثانویه است که در نتیجه واکنش های شیمیایی در جو ایجاد می شود که عمدتاً تحت تأثیر تابش خورشیدی و وجود پیش سازهای آلودگی است. اینها ترکیباتی هستند که در نتیجه واکنش های موجود در هوا می توانند به ترکیبات گازی جدید و ذرات جامد طبقه بندی شده به عنوان آلاینده های گرد و غبار تبدیل شوند. آلاینده های گرد و غبار از منابع طبیعی یا انسانی می آیند. آنها می توانند در یک نقطه (به عنوان یک انتشار سازمان یافته، عمدتاً از دودکش ها) منتشر شوند.

اندازه ذرات گرد و غبار تاثیر بسزایی بر سلامت انسان دارد. اندازه کوچک ذرات گرد و غبار نفوذ به سیستم گردش خون و عصبی انسان را تسهیل می کند و همچنین بر مدت زمان ماندن در هوا تأثیر می گذارد (از این رو اصطلاح گرد و غبار معلق نامیده می شود). هرچه ذره گرد و غبار کوچکتر باشد (جرم و قطر ذرات کمتر)، زمان ماندگاری آلاینده ها بیشتر می شود.

اغلب، گرد و غبار ممکن است اثرات تحریک کننده، آلرژی زا، بیماری زا یا سمی ایجاد کند و شدت آن ممکن است به غلظت گرد و غبار، ترکیب شیمیایی آنها، زمان قرار گرفتن در معرض ارگانیسم و همچنین وضعیت سلامت افراد در معرض بستگی داشته باشد. این منجر به افسردگی و تحریک پذیری می شود که در نتیجه میدان دید محدود و مقدار کمی تابش خورشیدی تامین می شود و همچنین بیماری های تنفسی متعدد و تشدید بیماری های موجود می باشد. برای آب و هوا، تأثیر ذرات معلق قابل توجه است، از جمله تغییرات دما و نور خورشید زمین در مقیاس محلی و جهانی. دود ایجاد شده در نتیجه غلظت بالای گرد و غبار PM2.5 و PM10 مانعی در پایین سطح زمین ایجاد می کند که از طریق آن تبادل هوا وجود ندارد و در نتیجه باعث گرم شدن شدید زمین می شود.

فناوری های حذف ذرات معلق

فن‌آوری‌های مختلفی را برای تصفیه گازهای گلخانه‌ای با گرد و غبار و ذرات معلق تولید شده در فرآیندهای صنعتی عرضه شده است. هدف این فناوری ها جذب، کاهش یا حذف ذرات جامد معلق در هوا قبل از رها شدن در محیط است. انتخاب فناوری به متغیرهایی مانند نوع و اندازه ذرات، میزان رطوبت، توزیع اندازه ذرات، حجم انتشار، ماهیت صنعت و مقررات زیست محیطی قابل اجرا بستگی دارد. مهم است که تأکید شود که الزامات کنترل انتشار به طور فزاینده‌ای سخت‌گیرانه می‌شوند و تأثیر قابل‌توجهی بر طراحی سیستم‌های تصفیه انتشار آلوده به گرد و غبار دارند. غبار زدایی، یا حذف گرد و غبار و/یا ذرات معلق در هوا، می تواند به دو روش خشک و مرطوب انجام شود.

سیستم های مرطوب

اسکرابرهای گازی از مایعات (مانند آب یا محلول های شیمیایی) برای جذب و حذف ذرات استفاده می کنند. هوای آلوده از مایع عبور می کند، جایی که ذرات به مایع می چسبند و سپس از طریق فرآیندهای ته نشینی یا فیلتراسیون حذف می شوند.

انواع مختلف اسکرابر کارایی بالایی برای حذف ذرات و گرد و غبار ارائه می دهند:

اسکرابرهای گازی سوراخ دار

اسکرابر ونتوری

اسکرابرهای مخصوص بسته بندی

سیستم های خشک

فن‌آوری‌ها یا سیستم‌های خشک متفاوتی برای تصفیه گازهای گلخانه‌ای با گرد و غبار و ذرات وجود دارد:

کیسه‌های فیلتر پارچه‌ای که به‌عنوان فیلترهای کیسه‌ای یا فیلترهای پارچه‌ای نیز شناخته می‌شوند، سیستم‌هایی هستند که از کیسه‌های پارچه‌ای برای جذب ذرات معلق در هوا استفاده می‌کنند. هوای آلوده از داخل کیسه ها عبور می کند و ذرات روی سطح محبوس می شوند. فیلتر به صورت دوره ای هم زده می شود یا هوای فشرده برای جابجایی ذرات انباشته شده که در یک ظرف جمع شده اند اعمال می شود. این نوع فیلترها می توانند بازده جمع آوری بیش از 99 درصد را برای ذرات بسیار ریز (زیر میکرون) به دست آورند.

سیکلون ها دستگاه هایی هستند که از نیروی گریز از مرکز برای جداسازی ذرات سنگین تر از جریان هوا استفاده می کنند. ذرات به سمت دیواره های سیکلون هدایت می شوند و سپس در یک ظرف جمع آوری می افتند، در حالی که هوای تمیز از بالا خارج می شود. توانایی پردازش ذرات با اندازه های مختلف به قطر سیکلون بستگی دارد. سیکلون ها کارایی بالایی را برای ذرات بزرگتر از 10 میکرومتر تضمین می کنند.

فیلترهای مطلق دارای منطقه فیلتراسیون بزرگی هستند که از راندمان بالای فیلتر هوا و ظرفیت قابل توجهی در حفظ گرد و غبار اطمینان حاصل می کنند. آنها می توانند ذرات ریز را از هوا با استفاده از کارتریج های فیلتر با فیلتراسیون پیش احیاء کلاس F تک یا دوتایی و کویل های فیلتراسیون کلاس H مطلق جدا کنند.

فن آوری های پیشرفته فیلتراسیون که ذرات موجود در گازهای گلخانه ای را جذب می کند. اینها ممکن است شامل فیلترهای سرامیکی، غشاها و سایر مواد با خواص جذب انتخابی باشد.

رسوب‌دهنده‌های الکترواستاتیک از میدان‌های الکتریکی برای شارژ ذرات استفاده می‌کنند و سپس آن‌ها را به صفحاتی با بار مخالف جذب می‌کنند، جایی که تجمع می‌کنند و می‌توان آن‌ها را حذف کرد. رسوب دهنده های الکترواستاتیک برای جذب ذرات ریز موثر بوده و در صنایع مختلف مورد استفاده قرار می گیرند.

صنایع و کاربردها

گرد و غبار و انتشار ذرات از منابع مختلف و فعالیت های انسانی و همچنین فرآیندهای طبیعی تولید می شود. برخی از منابع قابل توجه عبارتند از:

فعالیت های صنعتی مانند تولید کاغذ و خمیر کاغذ، نجاری و مبلمان، منسوجات، مواد غذایی، تولید مواد شیمیایی و دارویی، معدن، سرامیک، که هرکدام شامل فرآیندهای مختلفی است که گرد و غبار و ذرات تولید می کند.

ذوب فلزات و تولید برق از احتراق زغال سنگ می تواند ذرات و دود را به عنوان محصولات جانبی در هوا آزاد کند.

فعالیت های کشاورزی مانند شخم زدن، برداشت و سوزاندن بقایای کشاورزی می تواند گرد و غبار و ذرات را در هوا آزاد کند. علاوه بر این، استفاده از کودها و مواد شیمیایی کشاورزی نیز به تولید ذرات کمک می کند.

سوزاندن چوب، زغال چوب و سایر مواد آلی ذرات را در هوا آزاد می کند.

فرآیندهای ساخت و ساز و تخریب، از جمله استفاده از ماشین آلات سنگین، تخریب سازه ها و جابجایی مصالح ساختمانی، می توانند گرد و غبار و ذرات را در محیط آزاد کنند.

نتیجه گیری

آگاهی روزافزون از مقیاس معضل آلودگی هوا منجر به توسعه تحقیقات در این زمینه و جستجوی بهترین راه حل ها برای به حداقل رساندن اثرات فعالیت های انسانی و علل طبیعی می شود. شاخص اصلی نشان دهنده عملکرد فناوری های اعمال شده در دستگاه ها، کارایی حذف آلاینده است که نتیجه آن در درجه اول به انتخاب مناسب روش فرآیند کار در دستگاه و محل کار آن و منبع آلاینده بستگی دارد. انتشارات اجرای فناوری‌های مقابله با آلودگی هوا می‌تواند کار فشرده و مستلزم کار مداوم جامعه باشد، اما ارتقای هوای پاک و سلامت انسان باید برای همه در اولویت باشد.