Redukcja emisji zanieczyszczeń do powietrza: porównanie węgla aktywnego z innymi technologiami

W całej Europie przemysł poszukuje skutecznych rozwiązań w celu rozwiązania problemów związanych z emisjami zanieczyszczeń do powietrza.

Filtracja na węglu aktywnym jest skutecznym i elastycznym rozwiązaniem w wielu sytuacjach, samodzielnie lub w połączeniu z innymi technologiami.

Typowe wyzwania związane z emisjami zanieczyszczeń do powietrza

Istnieją dwie główne formy zanieczyszczenia powietrza, które węgiel aktywny może usuwać:

1. Lotne związki organiczne (LZO). Wiele z nich podlega przepisom, ponieważ mogą być szkodliwe dla zdrowia ludzkiego lub środowiska.

2. Związki zapachowe. Mogą to być również LZO lub związki nieorganiczne, takie jak H₂S i NH3. Przepisy dążą do polepszenia warunków pracy lub  samopoczucia okolicznych mieszkańców.

Zakłady produkcyjne podlegają limitom emisji w zależności od branży, rodzaju związku, jego toksyczności, regionu oraz bliskości terenów mieszkalnych. Na przykład benzen, o którym wiadomo, że jest potencjalnie rakotwórczy, podlega ścisłej kontroli.

Firmy mogą zdecydować się na jeszcze dokładniejsze oczyszczanie powietrza, na przykład w celu usunięcia uciążliwości zapachowych.

Sektory i źródła

Węgiel aktywny można stosować do usuwania związków pochodzących z różnych źródeł.

Emisje zanieczyszczonego powietrza są problematyczne dla różnych gałęzi przemysłu. Dzieje się tak zwłaszcza w przypadku firm chemicznych, petrochemicznych i farmaceutycznych z powodu szerokiego stosowania rozpuszczalników i półproduktów. Z problemem emisji borykają się również producenci tworzyw sztucznych, polimerów i kompozytów. Przykładowo w produkcji kompozytów bardzo popularnym zanieczyszczeniem jest styren.

Inne  branże  przemysłu również muszą radzić sobie z emisjami LZO, na przykład z klejenia, powlekania, suszenia i czyszczenia produktów. Emisje LZO i kontrola zapachów to ważne tematy dla wszystkich firm zajmujących się utylizacją lub recyklingiem odpadów. Emisje te charakteryzują się dużą różnorodnością składników, bezpośrednio związanych z rodzajem i składem odpadów. Chociaż konkretne problemy mogą się różnić w zależności od sektora, wymieniliśmy kilka kluczowych źródeł emisji do powietrza w całym sektorze przemysłowym.

Procesy produkcji

LZO i zapachy mogą być emitowane na wielu etapach, w tym ze zbiorników, reaktorów,  linii powlekania i procesów suszenia.

Magazynowanie w zbiornikach

Produkty mogą być przechowywane w postaci gazowej lub płynnej. Filtracja na węglu aktywnym jest najbardziej przydatna w przypadku cieczy, takich jak benzyna, benzen lub bardziej specjalistycznych związków organicznych. Może być on również używany do redukcji emisji z ogromnych magazynów w portach, mniejszych zbiorników w zakładach przemysłowych i kontenerów transportowych. Emisje są tam zwykle nieciągłe  i charakteryzują się wysokimi wahaniami stężeń.

Hale produkcyjne

W przypadku wycieków z zaworów lub połączeń mogą zostać uwolnione niewielkie ilości LZO
i zapachów, tworząc nieprzyjemne środowisko pracy. W tym scenariuszu zazwyczaj występują niskie stężenia i wysokie natężenia przepływu.

Oprócz przemysłu, inne źródła LZO i zapachów obejmują rolnictwo i transport. Ponieważ jednak nie są to źródła punktowe, filtracja na węglu aktywnym nie ma zastosowania.

W ostatnich latach przemysł poczynił ogromne postępy w walce z zanieczyszczeniem powietrza. Ponieważ limity stały się bardziej rygorystyczne, firmy starają się zwalczać nawet najmniejsze źródła emisji.

Technologie oczyszczania emisji LZO do powietrza

Oto główne stosowane obecnie technologie oczyszczania powietrza z lotnych związków organicznych:

Utlenianie termiczne lub regeneracyjne utleniacze termiczne (RTO) polega na spalaniu wszystkich związków organicznych w powietrzu w wysokich temperaturach. W przypadku stałych i wysokich stężeń LZO jest to ogólnie skuteczna i opłacalna metoda.

Jednak utlenianie termiczne nie jest idealne do oczyszczania zmiennych stężeń lub nieciągłych procesów. W takim przypadku do strumienia najczęściej dodaje się gaz ziemny, aby utrzymać stałą temperaturę. Z punktu widzenia ochrony środowiska i kosztów jest to problematyczne.

Oczyszczanie biologiczne to stałe filtry zawierające złoże mikroorganizmów, które pochłaniają LZO. Są dobrze przystosowane do oczyszczania przepływów powietrza o niskich stężeniach LZO z przemysłu spożywczego lub paszowego, szczególnie jeśli celem jest kontrola zapachu. Niemniej jednak należy wziąć pod uwagę, że biofiltr może sam z siebie wydzielać charakterystyczny zapach.

Bakterie mogą rozkładać tylko związki ulegające biodegradacji. Toksyczne związki nie zostaną usunięte, a nawet mogą zabić bakterie. Wymagają one również stałych warunków procesu. Przy zbyt niskich stężeniach będą głodować, natomiast przy zbyt wysokich zaczną się nadmiernie namnażać. Ponadto mikroorganizmy mogą mieć zróżnicowane wymagania dotyczące potrzebnej ilość tlenu i wilgotności
w powietrzu. Może to skutkować koniecznością zainstalowania dodatkowego wyposażenia kontrolującego te parametry.

Płuczki wykorzystują wodę, kwasy lub zasady do wyłapywania zanieczyszczeń z powietrza. Ważne jest, aby wybrać właściwy roztwór do obecnych w powietrzu zanieczyszczeń. Dobrze sprawdzają się
w oczyszczaniu wysokich stężeń zanieczyszczeń (np. z zakładów chemicznych), mogą jednak mieć trudności z osiągnięciem niskich limitów emisji lub oczyszczaniem powietrza o złożonym składzie. 
W takim przypadku czasami rozwiązaniem może być kilka (różnych) płuczek.

Jednak zawsze generują ciekły strumień odpadów, który również wymaga oczyszczenia.

Kondensacja polega na obniżeniu temperatury, aby LZO uległy skropleniu i można je było mechanicznie  usunąć. Jeśli do chłodzenia używany jest ciekły azot, nazywa się to kondensacją kriogeniczną. Metoda jest przydatna do oczyszczania przepływów z pojedynczym zanieczyszczeniem w celu odzysku konkretnego związku. Takie systemy można spotkać w zbiornikach magazynowych i statkach. Rozwiązanie jest  szczególnie atrakcyjne  dla firm, które mają już do dyspozycji ciekły azot na miejscu. Jeśli nie, jest mało prawdopodobne, aby został użyty, ponieważ ciekły azot jest kosztowny. Kriogeniczna kondensacja nie jest łatwą technologią w obsłudze i chociaż z łatwością usuwa większość stężenia, osiągnięcie niskich limitów emisji może być trudne.

Filtry z węglem aktywnym nie spalają, nie rozkładają ani nie zmieniają cząsteczek, ale po prostu adsorbują je w porach złoża filtra węglowego. Istnieją różne rodzaje węgla, które mogą być dobrane  w zależności od zanieczyszczenia. Filtry dobierane są tak, aby odpowiadały natężeniu przepływu i stężeniom na wlocie.

Węgiel aktywny nadaje się do wielu zastosowań, ale jeśli stężenie LZO jest bardzo wysokie, zużycie węgla może być znaczne. Zamiast tego należy rozważyć systemy termiczne lub połączenie kilku metod.

Połączenie kilku metod

W wielu przypadkach węgiel aktywny jest używany w połączeniu z innymi metodami oczyszczania.

  • Oczyszczanie wstępne

Systemy termiczne: węgiel aktywny może usuwać pewne związki z powietrza przed obróbką termiczną, zapobiegając wytwarzaniu gazów, które mogą przekraczać limity emisji.

Ta kombinacja dobrze sprawdza się w przypadku emisji ze zbiorników magazynowych produktów petrochemicznych, w których występują wysokie stężenia węglowodorów.

Może być również stosowany  nie do wychwytywania związków innych niż LZO, np. związków siarki. Podczas spalania związków siarki, np. H₂S, powstają tlenki siarki, które również podlegają ograniczeniom emisji. Spalanie związków siarka przyśpiesza zużycie dopalacza.

Filtry DESOTEC działają już jako  ochrona RTO przed siarką na terenie bazy magazynowej paliw w porcie w Rotterdamie.

Oczyszczanie biologiczne : Węgiel aktywny można stosować jako oczyszczanie wstępne na dwa główne sposoby.

Po pierwsze, aby usuwać toksyczne związki, które w przeciwnym razie zabiłyby bakterie.

Po drugie, może działać jako stabilizator stężeń. Biofiltry wymagają stałego stężenia na wlocie,
w przeciwnym razie bakterie mogą nadmiernie się namnażać. Jeśli stężenia ulegają wahaniom, węgiel aktywny może wyrównać skrajne wartości.

Jednym z klientów DESOTEC jest fabryka produkująca PCV, której celem jest usuwanie zanieczyszczeń zapachowych. W tym ustawieniu nasze filtry działają jak stabilizator stężeń przed oczyszczaniem biologicznymi.

  • Doczyszczanie po innych metodach

Systemy termiczne są wymiarowane zgodnie ze stężeniami wlotowymi i przepływami powietrza. Jeśli parametry ulegną zmianie, na przykład w wyniku wzrostu produkcji, wydajność systemu może zostać przekroczona. Węgiel aktywny może doczyścić  powietrze, usuwając niedopalone  LZO.

Oczyszczanie biologiczne nie zawsze usuwa wszystkie LZO. Niektóre związki nie ulegają biodegradacji, a wahania poziomów produkcji i sezonowych temperatur  mogą wpływać na wydajność systemu. Ponadto biofiltry mogą same z siebie wytwarzać zapach. W takich przypadkach węgiel aktywny może być użyty do doczyszczania powietrza.

DESOTEC dostarcza filtry do fabryki produkującej kompozycje zapachowe, w której biofiltr nie działał. Obecnie wykorzystuje węgiel aktywny do doczyszczania i jako zabezpieczenie na wypadek awarii biofiltra.

Płuczki są czasami niewystarczające, aby obniżyć stężenia LZO do limitów prawnych. Zwykle usuwają one do 90% LZO. Węgiel aktywny może zostać wykorzystany do usunięcia reszty.

Węgiel aktywny może być również ostatnim etapem oczyszczania - na przykład za  płuczką kaustyczną do usuwania H₂S i  płuczką kwasową do usuwania amoniaku w celu usuwania LZO.  Pomiędzy płuczką a filtrem może jednak być wymagany osuszacz, ze względu na to zastosowanie samego węgla aktywnego jest często o wiele bardziej prostsze.

Kolejnym klientem DESOTEC jest fabryka produkująca kostki zapachowe do toalet, których płuczka wodna okazała się nieskuteczna. Po programie pilotażowym klient zdecydował się na wymianę płuczki na filtr DESOTEC.

Kondensacja może być niewystarczająca, aby poradzić sobie z ostatnimi kilkoma miligramami LZO, więc do doczyszczania można użyć węgla aktywnego. Może tak być w przypadku benzenu, który podlega rygorystycznym ograniczeniom.

DESOTEC ma między innymi klienta z branży farmaceutycznej, który wykorzystuje nasze filtry jako alternatywę dla kondensacji kriogenicznej w celu usunięcia chlorku metylenu.

  • Rozwiązanie awaryjne

Filtry z węglem aktywnym mogą być również stosowane jako rezerwowe i używane podczas konserwacji z powodu awarii  lub w przypadku, gdy stężenie LZO wzrośnie powyżej dolnej granicy wybuchowości (DGW).

Jest to szczególnie przydatne w branżach, w których produkcja odbywa się 24 godziny na dobę, 7 dni w tygodniu, a wszelkie przestoje byłyby bardzo kosztowne.

Rozwiązania filtracyjne z węglem aktywnym firmy DESOTEC

DESOTEC zapewnia całodobowy serwis w całej Europie, który zajmuje się problemami klientów
z zanieczyszczeniem powietrza, aby mogli oni skupić się na swojej podstawowej działalności.

Nasze filtry to systemy oszczędzające miejsce, znacznie mniejsze niż alternatywy, takie jak stacjonarne biofiltry.

Można je szybko dostarczyć i zainstalować tymczasowo. Dzięki temu są dobrze sprawdzają się
w  nagłych sytuacjach, takich jak nagłe wydzielanie zapachów. Po zainstalowaniu można je później dostosować, aby znaleźć optymalne rozwiązanie.

Filtry DESOTEC są dostarczane w ramach wynajmu, więc nie wymagają od firm dużych nakładów inwestycyjnych.

Ponieważ są modułowe, mogą być instalowane jako dodatkowy krok w sytuacjach, gdy poziomy stężeń ulegają wahaniom, wzrośnie produkcja   lub limity emisji mogą zostać zaostrzone.

Są łatwe w montażu i demontażu, a technicy DESOTEC zajmują się wymianą filtrów, dzięki czemu klienci nie muszą sami zajmować się zużytym  węglem aktywnym, jest transportowany  do naszych instalacji, gdzie zanieczyszczenia są niszczone, a węgiel reaktywowany.  Dzięki czemu nasze filtry są rozwiązaniem przyjaznym dla środowiska.

 

W jaki sposób DESOTEC może Ci pomóc?

W całej Europie obserwujemy  jak klienci przechodzą na węgiel aktywny do oczyszczania powietrza lub włączają nasze filtry jako dodatkowy etap do swoich systemów termicznych, biofiltracyjnych, płuczek lub kondensacji.

Aby dowiedzieć się  w jaki sposób nasze rozwiązania mogą Ci pomóc skontaktuj się z naszymi inżynierami już dziś.

 

Każdy zużyty węgiel aktywny trafiający do firmy DESOTEC jest badany w celu doboru właściwych procedur dotyczących wydobycia i zagospodarowania zużytego węgla aktywnego znajdującego się w  filtrach. Wszystkie cząsteczki, które zostały zaadsorbowane na węglu aktywnym podczas pobytu filtrów na terenie klienta, ulegają desorpcji w piecach reaktywacyjnych firmy DESOTEC.

W kolejnym etapie zanieczyszczenia są całkowicie niszczone poprzez spalanie i neutralizacje aby zapewnić zgodność z przepisami krajowymi i unijnymi. Cała instalacja jak i wszystkie punkty emisji są objęte ciągłym monitoringiem, dzięki czemu zagwarantowane jest, że jedynie niegroźna para wodna emitowana jest przez komin.