Liuenneet kaasut. Viemärissä syntyvä biokaasu, jätevesikaasu, viemärikaasu

Luonnollisissa vesissä rikkivetyä ja metaania muodostuu pääasiassa orgaanisten aineiden hajoamisen yhteydessä. Lammien pohjakerroksiin kerääntyvä rikkivety hapettuu nopeasti ja muodostaa niihin hapettomia vyöhykkeitä, ja se on myös erittäin myrkyllinen aine kaloille. Metaani, vaikkakin vähemmän myrkyllinen, osoittaa myös säiliön lisääntynyttä saastuneisuutta kuiduilla ja ilmenee sen mädäntyessä.

Altaissa, joissa muodostuu rikkivetyä ja metaania, havaitaan usein kesä- ja erityisesti talvikalojen kuolemia. Tasaiset rikkivedyn jäämät osoittavat kalalammikoiden ja muiden säiliöiden epähygieenistä tilaa. Siksi rikkivetyä ei pitäisi esiintyä kalastusaltaissa. Rikkivedyn ja metaanin osittaiseksi poistamiseksi veden ilmastus on tehokasta, ja niiden esiintymisen estämiseksi on tarpeen puhdistaa vesistöjä saasteista (liete, orgaaniset aineet jne.). (I. I. Kocsis, 2008)

Myrkylliset aineet (c1, Zn, Cu, Hg jne.)

Niiden suurin sallittu pitoisuus on 0,01 mg/l. Kuparisulfaatti (CuSO 4) aiheuttaa kidusten vaurioita ja hyperemiaa niinkin alhaisella tasolla kuin 5 mg/l. Se tappaa eläinplanktonia, selkärangattomia, sieniä, leviä ja alkueläimiä.

Öljytuotteet

Ei sallittu akvaarioissa. Jos niillä ei ole suoraa vaikutusta kaloihin tai muihin vesieliöihin, ne antavat lihalleen erityisen tuoksun. Maku havaitaan jo, kun öljyn ja kerosiinin pitoisuus on 0,01–0,02 mg/l.

Mineraaliöljyt.

Diesel-, moottori- ja muut öljyt muodostavat kalvon ja laskeutuvat pohjalle. Niiden tuhoutuminen bakteerien toimesta tapahtuu hyvin hitaasti. Kalvo estää hapen kulutuksen, saastuttaa ihon ja tukkii kidukset. Kun mineraaliöljyt joutuvat suolistoon, ne häiritsevät niiden toimintaa. Öljyjen epämiellyttävä maku syntyy aromaattisista hiilivedyistä, jotka ovat osa näitä öljyjä. Maun poistamiseksi on välttämätöntä pitää kala juoksevassa vedessä vähintään kaksi päivää.

Synteettiset pinta-aktiiviset aineet (pinta-aktiiviset aineet)

Ne tulevat kotitalouksien teollisuuden ja maatalouden jätevesien mukana. Ne häiritsevät kalojen kidusten limakalvoa, mikä edistää patogeenisten organismien kehittymistä ja vähentää kalojen vastustuskykyä sekä häiritsee tasapaino- ja hajuelinten toimintaa. Kalat alkavat uida kyljellään.

1.3 Kevyt järjestelmä kasvatettaessa kaloja keinotekoisissa olosuhteissa

Kirjolohen viljelyssä on otettava huomioon kaikki kalojen kasvuun ja selviytymiseen vaikuttavat tekijät. Yksi näistä tekijöistä on valojärjestelmä, jonka vaikutusta kalojen kasvuun ei ole vielä täysin hyödynnetty. Täydessä pimeydessä kalojen kasvu estyy ja vuorokauden valaistuksessa kasvunopeus on hieman pienempi kuin optimaalisella valojaksolla. On todettu, että 50. kasvatuspäivänä pimeässä pidettyjen kirjolohen vuotiaiden kasvuvauhti alkaa jäädä jälkeen luonnonvalossa kasvatetuista 105. päivänä tämä ero (ja lihavuus- ja gonadosomaattinen kerroin). indeksi on korkeampi pimeässä pidetyissä kaloissa). Nuoren kirjolohen kasvattaminen keinotekoisesti pidennetyllä päivänvaloajalla tuottaa vähintään 10 % kalatuotannosta lisää. Kesäisin lohta ja kirjolohta meressä kasvattaessaan norjalaiset kalankasvattajat ruokkivat kaloja lähes kellon ympäri.

Nuorten kasvien kasvatuksessa käytetään erilaisia ​​allaspeitteitä. Pyöreän tai neliönmuotoisen altaan yläosa on peitetty valonpitävällä kannella, jota nailonkannattimet estävät pyörimästä. Kansi ei ulotu altaan seiniin ja peittää noin 70 % veden pinnasta. Se voidaan tehdä renkaan muodossa, jonka reunat ovat taivutettuja ja menevät veteen, joskus käytetään kiinteää kantta, jossa on ylimääräisiä vaakasuoria väliseiniä, joissa on reikiä. Väliseinät sijaitsevat kahdessa tasossa. Sopivalla ohjauksella suojan kehälle ja keskelle muodostuu valaistu vyöhyke, jossa ruokapartikkelit liikkuvat ympyrässä veden mukana.

Vaikka, kuten käytäntö osoittaa, altaiden varjostus ei vaikuta kirjolohen kasvuun, suojilla on myönteinen rooli, jos altaiden päällä ei ole katetta. Kala tottuu asumaan peiton alla ja ruokkimaan jatkuvassa hämärässä, mikä auttaa välttämään stressiä ja vähentää sen aggressiivisuutta.

Vaarallisia epäpuhtauksia kaivosilmassa

Kaivosilman myrkyllisiä epäpuhtauksia ovat hiilimonoksidi, typen oksidit, rikkidioksidi ja rikkivety.

Hiilimonoksidi (CO) - väritön, mauton ja hajuton kaasu, jonka ominaispaino on 0,97. Palaa ja räjähtää pitoisuuksilla 12,5 - 75 %. Syttymislämpötila, pitoisuudessa 30%, 630-810 0 C. Erittäin myrkyllistä. Tappava pitoisuus – 0,4 %. Sallittu pitoisuus kaivostoiminnassa on 0,0017 %. Pääasiallinen apu myrkytykseen on keinotekoinen hengitys raikkaalla ilmalla.

Hiilimonoksidin lähteitä ovat räjäytystyöt, polttomoottorit, kaivospalot sekä metaani- ja hiilipölyräjähdykset.

Typen oksidit (NO)- niillä on ruskea väri ja tyypillinen pistävä haju. Erittäin myrkyllinen, aiheuttaa hengitysteiden ja silmien limakalvojen ärsytystä ja keuhkopöhöä. Lyhytaikaisen hengityksen tappava pitoisuus on 0,025 %. Kaivosilman typen oksidien enimmäispitoisuus ei saa ylittää 0,00025 % (dioksidina - NO 2). Typpidioksidille – 0,0001 %.

Rikkidioksidi (SO 2)– väritön, voimakkaasti ärsyttävä haju ja hapan maku. 2,3 kertaa ilmaa raskaampi. Erittäin myrkyllinen: ärsyttää hengitysteiden ja silmien limakalvoja, aiheuttaa keuhkoputkien tulehdusta, kurkunpään ja keuhkoputkien turvotusta.

Rikkidioksidia muodostuu räjäytystyössä (rikkipitoisissa kivissä), tulipaloissa ja vapautuu kivistä.

Suurin pitoisuus kaivosilmassa on 0,00038 %. 0,05 %:n pitoisuus on hengenvaarallinen.

Rikkivety (H2S)- väritön kaasu, jolla on makeahko maku ja mädäntyneiden munien haju. Ominaispaino – 1,19. Rikkivety palaa ja räjähtää 6 %:n pitoisuudessa. Erittäin myrkyllistä, ärsyttää hengitysteiden ja silmien limakalvoja. Tappava pitoisuus – 0,1 %. Ensiapu myrkytykseen on tekohengitys tuoreella virralla, kloorin hengittäminen (valkaisuaineeseen kostutetulla nenäliinalla).

Rikkivetyä vapautuu kivistä ja mineraalilähteistä. Se muodostuu orgaanisen aineen hajoamisen, kaivospalojen ja räjäytysten aikana.

Rikkivety liukenee hyvin veteen. Tämä on otettava huomioon, kun ihmiset liikkuvat hylätyissä tiloissa.

Sallittu H 2 S -pitoisuus kaivosilmassa ei saa ylittää 0,00071 %.

Luento 2

Metaani ja sen ominaisuudet

Metaani on paloveden pääasiallinen, yleisin osa. Kirjallisuudessa ja käytännössä metaani tunnistetaan useimmiten palokaasuksi. Kaivoksen ilmanvaihdossa tämä kaasu saa eniten huomiota räjähdysominaisuuksiensa vuoksi.

Metaanin fysikaalis-kemialliset ominaisuudet.

Metaani (CH 4)– kaasu ilman väriä, makua ja hajua. Tiheys - 0,0057. Metaani on inerttiä, mutta syrjäyttäessään happea (siirtymä tapahtuu seuraavassa suhteessa: 5 tilavuusyksikköä metaania korvaa 1 tilavuusyksikköä happia, eli 5:1), se voi olla vaaraksi ihmisille. Se syttyy lämpötilassa 650-750 0 C. Metaani muodostaa ilman kanssa syttyviä ja räjähtäviä seoksia. Kun se on ilmassa 5-6 %, se palaa lämmönlähteellä, 5-6 % - 14-16 % se räjähtää, yli 14-16 % se ei räjähdä. Suurin räjähdysvoima on 9,5 %:n pitoisuudella.

Yksi metaanin ominaisuuksista on välähdyksen viive kosketuksen jälkeen sytytyslähteeseen. Salaman viiveaikaa kutsutaan induktiivinen ajanjaksoa. Tämän ajanjakson läsnäolo luo edellytykset taudinpurkauksien estämiselle turvaräjähdysaineilla (HE) käytettävien räjäytysten aikana.

Kaasunpaine räjähdyspaikalla on noin 9 kertaa korkeampi kuin kaasu-ilmaseoksen alkupaine ennen räjähdystä. Tämä voi aiheuttaa painetta jopa 30 klo ja korkeampi. Erilaiset työssä olevat esteet (puristumat, ulkonemat jne.) lisäävät painetta ja lisäävät räjähdysaallon etenemisnopeutta kaivoksen töissä.

Maakaasuja edustaa pääasiassa metaani - CH 4 (jopa 90 - 95 %). Tämä on kemiallisen kaavan yksinkertaisin kaasu, syttyvä, väritön, ilmaa kevyempi. Maakaasuun kuuluvat myös etaani, propaani, butaani ja niiden homologit. Palavat kaasut ovat öljyjen olennainen kumppani, jotka muodostavat kaasutulppia tai liukenevat öljyihin.

Lisäksi metaania löytyy myös hiilikaivoksista, joissa se räjähtävyytensä vuoksi on vakava uhka kaivostyöläisille. Metaani tunnetaan myös suopäästöjen muodossa - suokaasuna.

Metaanin ja muiden metaanisarjan (raskaiden) hiilivetykaasujen pitoisuudesta riippuen kaasut jaetaan kuiviin (huonoihin) ja rasvaisiin (rikkaisiin).

• TO kaasut ovat kuivia pääasiassa metaanikoostumus (95 - 96 %), jossa muiden homologien (etaani, propaani, butaani ja pentaani) pitoisuus on merkityksetön (prosentin murto-osat). Ne ovat tyypillisempiä puhtaasti kaasuesiintymille, joissa ei ole rikastuslähteitä raskailla öljyn muodostavilla komponenteilla.
• Rasvaiset kaasut– nämä ovat kaasuja, joissa on paljon "raskaita" kaasuyhdisteitä. Ne sisältävät metaanin lisäksi kymmeniä prosentteja etaania, propaania ja korkeamman molekyylipainon yhdisteitä aina heksaaniin asti. Rasvaseokset ovat tyypillisempiä öljyesiintymien mukana tuleville kaasuille.

Palavat kaasut ovat yleisiä ja luonnollisia öljyn satelliitteja lähes kaikissa sen tunnetuissa esiintymissä, ts. öljy ja kaasu ovat erottamattomia toisiinsa liittyvän kemiallisen koostumuksen (hiilivety), yhteisen alkuperän, vaellusolosuhteiden ja kerääntymisen vuoksi erilaisiin luonnollisiin ansoihin.

Poikkeuksena on niin kutsuttu "kuollut" öljy. Nämä ovat lähellä pintaa olevia öljyjä, joista on täysin poistettu kaasut paitsi kaasujen, myös itse öljyn kevyiden osien haihtumisen (haihtumisen) vuoksi.

Tällainen öljy tunnetaan Venäjällä Ukhtassa. Tämä on raskas, viskoosi, hapettunut, lähes valumaton öljy, joka uutetaan epätavanomaisella kaivosmenetelmällä.

Puhtaat kaasuesiintymät, joissa ei ole öljyä ja kaasu on muodostusvesien alla, ovat yleisiä maailmassa. Venäjällä Länsi-Siperiasta on löydetty superjättiläisiä kaasukenttiä: Urengoyskoye, joiden varannot ovat 5 biljoonaa. m 3, Yamburgskoye - 4,4 biljoonaa. m 3, Zapolyarnoye - 2,5 biljoonaa. m 3, Medvezhye - 1,5 biljoonaa. m 3.

Öljy- ja kaasu- ja kaasuöljykentät ovat kuitenkin yleisimpiä. Yhdessä öljyn kanssa kaasua löytyy joko kaasutulpista, ts. öljyn yläpuolella tai öljyssä liuenneena. Sitä kutsutaan sitten liuenneeksi kaasuksi. Ytimestään öljy, johon on liuennut kaasua, on samanlainen kuin hiilihapotetut juomat. Korkeilla säiliöpaineilla öljyyn liukenee merkittäviä määriä kaasua, ja kun paine laskee tuotannon aikana ilmakehän paineeseen, öljy poistuu kaasusta, ts. kaasua vapautuu nopeasti kaasu-öljyseoksesta. Tällaista kaasua kutsutaan assosioituneeksi kaasuksi.

Hiilivetyjen luonnollisia satelliitteja ovat hiilidioksidi, rikkivety, typpi ja siinä epäpuhtauksina olevat inertit kaasut (helium, argon, krypton, ksenon).

Hiilidioksidi ja rikkivety

Hiilidioksidi ja rikkivety kaasuseoksessa ilmenevät pääasiassa hiilivetyjen hapettumisesta pintaa lähellä olevissa olosuhteissa hapen avulla ja aerobisten bakteerien osallistuessa.

Suurilla syvyyksillä, kun hiilivedyt joutuvat kosketuksiin luonnon sulfaatinmuodostusvesien kanssa, muodostuu sekä hiilidioksidia että rikkivetyä.

Rikkivety puolestaan ​​joutuu helposti oksidatiivisiin reaktioihin, erityisesti rikkibakteerien vaikutuksesta, ja sitten vapautuu puhdasta rikkiä.

Siten rikkivetyä, rikkiä ja hiilidioksidia seuraa jatkuvasti hiilivetykaasuja.

Typpi

Typpi – N – on yleinen epäpuhtaus hiilivetykaasuissa. Typen alkuperä sedimenttikerroksissa johtuu biogeenisista prosesseista.

Typpi on inertti kaasu, joka tuskin reagoi luonnossa. Se liukenee huonosti öljyyn ja veteen, joten se kerääntyy joko vapaana tai epäpuhtauksien muodossa. Luonnonkaasujen typpipitoisuus on usein pieni, mutta joskus se kerääntyy puhtaassa muodossaan. Esimerkiksi Ivanovskoje-kentällä Orenburgin alueella löydettiin typpikaasuesiintymä Ylä-Permin sedimenteistä.

jalokaasut

Inertit kaasut - helium, argon ja muut, kuten typpi, eivät reagoi ja niitä löytyy hiilivetykaasuista, yleensä pieninä määrinä.

Heliumpitoisuuden tausta-arvot ovat 0,01 - 0,15 %, mutta löytyy jopa 0,2 - 10 %. Esimerkki luonnonhiilivetykaasun teollisesta heliumpitoisuudesta on Orenburgin kenttä. Sen poistamiseksi kaasunkäsittelylaitoksen viereen rakennettiin heliumtehdas.

HIGH ENERGY CHEMISTRY, 2014, osa 48, nro 6, s. 491-495

PLASMOKEMIA

UDC 544:537.523:66.088

METAANIN PUHDISTAMINEN VEDYSULFIDISTA ESTEPUTKAISESSA

© 2014 S. V. Kudryashov, A. N. Ocheredko, A. Yu, K. B. Krivtsova, G. S. Shchegoleva

Öljykemian instituutti, Venäjän tiedeakatemian Siperian haara, 634021, Tomsk-21, Academichesky Prospect, 4 E-TAI: [sähköposti suojattu] Vastaanotettu toimittajalta 23. huhtikuuta 1014. Lopullisessa muodossa 26. kesäkuuta 2014.

Metaanin puhdistusprosessia rikkivedystä sulkupurkauksessa on tutkittu. Rikkivedyn täydellinen poisto saavutettiin pitoisuudella 0,5 tilavuutta. %. Kaasumaiset reaktiotuotteet sisältävät pääasiassa vetyä, etaania, eteeniä ja propaania. Energiankulutus rikkivedyn poistoon vaihtelee välillä 325 - 45 eV/molekyyli, metaanin konvertoinnissa ja vedyn tuotannossa - 18 - 12,5 eV/molekyyli. Prosessiin liittyy kerrostumien muodostuminen reaktorin elektrodien pinnalle. Sedimenttien liukoisista komponenteista tunnistettiin lineaarisen ja syklisen rakenteen omaavia orgaanisia polysulfideja. Niiden muodostumiselle ehdotetaan mahdollista mekanismia.

BO1: 10.7868/80023119714060064

Rikkivetyä on petrokemian tehtaiden jätekaasuissa, luonnonkaasuissa ja niihin liittyvissä öljykaasuissa. Se syövyttää laitteita, on katalyyttinen myrkky, on vaarallinen ympäristölle ja sitä pidetään teollisessa mittakaavassa vedyn ja alkuainerikin lähteenä. Absorptiomenetelmiä ja Claus-prosessia käytetään pääasiassa teollisuuden ja hiilivetyjätekaasujen puhdistukseen. Näiden menetelmien yleisiä haittoja ovat monivaiheisuus, resurssiintensiivisyys, herkkyys raaka-aineiden alkuperäiselle koostumukselle, kalliiden reagenssien ja katalyyttien tarve ja niiden myöhempi regenerointi. Siksi uusien menetelmien etsiminen hiilivetyraaka-aineiden puhdistamiseksi rikkivedystä on kiireellistä.

Kirjallisuustiedot osoittavat merkittävää kiinnostusta plasmakemiallisiin menetelmiin rikkivedyn muuntamiseksi, pääasiassa vedyn ja rikin tuottamiseksi. Neuvostoliitossa saavutettiin huomattava edistys tähän suuntaan, ja mikroaaltopurkausta käyttävää teknologiaa testattiin teollisessa mittakaavassa. Tulokset on kuvattu yksityiskohtaisesti kohdassa. Lupaavia tuloksia on saatu muun tyyppisillä sähköpurkauksilla, kuten matalapaineisella hehkupurkauksella ja liukukaaripurkauksella. Kuitenkin, kuten Claus-prosessi, nämä menetelmät vaativat vetysulfidin erottamisen etukäteen hiilivetysyöttövirrasta. Tämä ei useinkaan ole taloudellisesti tai teknisesti mahdollista, varsinkin johtuen peltojen syrjäisyydestä jalostuslaitoksista. Näiden menetelmien käyttö hiilivetykaasujen suorassa puhdistamisessa rikkivedystä johtaa syvään kaasunpoistoon.

hiilivetyrakenteet. Tällöin prosessille vähemmän tiukat olosuhteet luovat päästöt voivat olla sopivia, esimerkiksi korona- ja sulkupurkaukset (BD). Suurin osa rikkivedyn hajottamisesta BR- ja koronapurkauksissa tehtiin painolastikaasuilla - Ar, He, H2, N2, 02. Löysimme vain 2 työtä rikkivedyn poistamisesta metaanista ja biokaasusta BR:stä. Nämä tiedot eivät kuitenkaan riitä arvioimaan mahdollisuuksia puhdistaa hiilivetykaasuja suoraan rikkivedystä BR:n avulla. Tässä suhteessa on tärkeää tutkia metaanin puhdistusprosessia vetysulfidista BR:ssä.

KOKEELLINEN MENETTELY

Kokeellinen asennuskaavio on esitetty kuvassa. 1. Metaani ja rikkivety sylintereistä 1 ja 2 syötetään hienosäätöisten kaasuvirtausventtiilien kautta reaktoriin 3, jossa on tasomainen elektrodijärjestely. Kuparijohtimesta 4 valmistettu suurjänniteelektrodi on liimattu 1 mm paksuisen lasikuidusta valmistetun dielektrisen esteen 5 pintaan. Plasmakemiallisen reaktorin 6 runko on valmistettu duralumiinista ja toimii maadoitettuna elektrodina. Reaktoriastian lämpötilaa ohjataan termostaatilla 7. Purkausraon paksuus on 1 mm, suurjänniteelektrodin pinta-ala on 124,7 cm2 (19,8 x 6,3 cm). Purkaus viritetään generaattorilta syötetyillä suurjännitepulsseilla. Kaasumaisten reaktiotuotteiden analyysi suoritettiin HP 6890 -kromatografilla, joka oli varustettu lämmönjohtavuusdetektorilla. Reaktiotuotteiden vetypitoisuus määräytyy

Valokuitukaapeli

Plasmakemiallisen reaktorin aksiaalinen osa

Purkausvirta I Tiiviste Kiristystanko

Valokuitukaapelin sisääntulo

Ulostuloliitin

Termostaattijärjestelmän onkalo

Riisi. 1. Koejärjestelyn kaavio: 1 - sylinteri metaanilla, 2 - sylinteri rikkivetyllä, 3 - plasmakemiallinen reaktori (ylhäältä katsottuna), 4 - suurjänniteelektrodi, 5 - dielektrinen sulku, 6 - maadoitettu reaktoriastia, 7 - termostaatti, 8 - suurjännitepulssigeneraattori, 9 - Tektronix TDS 380 digitaalinen oskilloskooppi, 10 - jännitteenjakaja (C1 = 55 pF, C2 = 110 nF), 11 - kapasitiivinen (C3 = 304 nF) ja virta (R1) = 1 ohm) shuntit, n - kytkin, 12 - kuituoptinen UV/Vis-spektrometri AvaSpec-2048.

mutta käyttämällä HP-PLOT Molecular Sieves 5A -kolonnia muita tuotteita - HP-PoraPlot Q. Puhdisttaessa metaania vetysulfidista reaktorin elektrodien pinnalle muodostuu kerrostumia, joiden alkuaineanalyysi suoritettiin CHNOS:lla. analysaattori Vario EL Cube, röntgenfaasianalyysi - käyttäen diffraktometriä - ra Bruker D8 Discover. Sedimenttien liukoisten komponenttien analyysi suoritettiin käyttämällä Thermo Scientific DFS -kaasukromatografia-massaspektrometriä. Kaikissa kokeissa kaasuseoksen tilavuusnopeus oli 60 cm3 min-1, kosketusaika purkausvyöhykkeen kanssa 12,5 s, lämpötila 20°C, paine - ilmakehän, jännitepulssin amplitudi 8 kV, pulssin toistotaajuus 2 kHz, pulssi kesto 470 μs, aktiivinen purkaus 7 W.

TULOKSET JA KESKUSTELU

Kuvassa Kuvassa 2 on esitetty metaanin ja rikkivedyn konversion riippuvuus sen pitoisuudesta. Rikkivedyn täydellinen poisto saavutettiin pitoisuudella 0,5 tilavuutta. % kaasuseoksen yhdelle kierrokselle reaktorin läpi. Nostetaan rikkivedyn pitoisuus 3,8 tilavuuteen. % pienentää muunnoksensa ~96 tilavuuteen. %, metaanin konversio nousee ~8,7 tilavuudesta 12,2 tilavuuteen. %.

Kuvassa Kuvassa 3 on esitetty kaasumaisten reaktiotuotteiden muodostumisen selektiivisyys rikkivedyn pitoisuudesta riippuen. Voidaan nähdä, että vety on reaktion päätuote, jonka pitoisuus vaihtelee välillä ~60-77 tilavuutta. % rikkivedyn pitoisuudesta riippuen. Tuotteiden hiilivetyjen kokonaispitoisuus on lähes 2 kertaa pienempi. Suurin osa kaikesta etaanista muodostuu sisältäen

01234 H2S:n alkupitoisuus, tilavuus. %

Riisi. 2. Rikkivedyn ja metaanin konversio rikkivedyn pitoisuudesta riippuen: 1 - rikkivety, 2 - metaani.

1234 H2S:n alkupitoisuus, voi. %

Riisi. 3. Kaasumaisten reaktiotuotteiden muodostumisen selektiivisyys rikkivedyn pitoisuudesta riippuen: 1 - vety, 2 - etaani, 3 - eteeni, 4 - propaani.

joiden suhde vaihtelee ~16,5:stä 31 tilavuuteen. %, eteenin ja propaanin kokonaismuodostus ei ylitä 10 tilavuutta. % Rikkivedyn pitoisuuden kasvu johtaa vedyn muodostumisen lisääntymiseen ja hiilivetyjen kokonaismuodostuksen vähenemiseen.

Reaktiotuotteista löydettiin metyylimerkaptaania, jonka pitoisuus ei ylitä 0,5 tilavuutta. %. Metyylimerkaptaani tunnistettiin pääasialliseksi kaasumaiseksi tuotteeksi metaani-rikkivetyseoksen muuttumisessa vesihöyryn läsnä ollessa BR:n vaikutuksesta. Meidän tapauksessamme metyylimerkaptaanin alhainen pitoisuus reaktiotuotteissa saattaa selittyä sillä, että se poistetaan kaasuseoksesta rikkivedyn mukana. On osoitettu, että koronapurkauksessa metyylimerkaptaani poistuu ilmasta helpommin kuin rikkivety (metyylimerkaptaani ~45 eV/molekyyli, rikkivety -115 eV/molekyyli). Siten rikkivedyn hajoamisen aikana muodostunut alkuainerikki kuluu pääasiassa kerrostumien muodostumisen aikana reaktorin elektrodeille.

Energiankulutus rikkivedyn, metaanin ja vedyn tuotannon muuntamiseen on esitetty kuvassa. 4. Suurin energiankulutus rikkivedyn muuntamiseen (~325 eV/molekyyli) saatiin pitoisuudella 0,5 tilavuutta. %. Rikkivetypitoisuuden nostaminen 3,8 tilavuuteen. % vähentää eksponentiaalisesti energiakustannuksia -45 eV/molekyyli. Energiankulutus metaanin muuntamiseen (-18 eV/molekyyli) ja vedyn tuotantoon (-15,3 eV/molekyyli) on merkittävästi pienempi kuin rikkivedyn poistamiseen, ja se pienenee, kun sen pitoisuus kasvaa arvoon -12,5 eV/molekyyli. . Vähimmäisenergiankulutus rikkivedyn poistoon on verrattavissa arvoon -40 eV/molekyyli, joka saadaan, kun metaanista poistetaan 1 % rikkivetyä metaanin läsnä ollessa.

vesihöyryä BR:ssä. Mutta tässä on alempi rikkivedyn konversio ~70 tilavuutta. %.

Suurin osa rikkivedyn hajottamisesta BD:ssä ja koronapurkauksessa tehtiin käyttämällä painolastikaasuja - Ar, He, H2, N2, O2, ilmaa, mikä vaikeuttaa rikkivedyn poiston energiakustannusten vertailua. Vähimmäisenergiankulutus, jonka saimme rikkivedyn poistoon, on kuitenkin suurempi kuin ~12 eV/molekyyli, mutta pienempi kuin arvo ~81 eV/molekyyli. Energiankulutus rikkivedyn poistamiseen koronapurkauksessa, joka on ominaisuuksiltaan samanlainen kuin BR, vaihtelee merkittävästi ja on välillä 4,9-115 eV/molekyyli.

Н^:n alkupitoisuus, voi. %

Riisi. 4. Energiankulutus rikkivedyn, metaanin muuntamiseen ja vedyn tuotantoon rikkivedyn pitoisuudesta riippuen: 1 - rikkivety, 2 - metaani, 3 - vety.

Elektronienergiahäviöt metaani-rikkivetyseoksessa (3 tilavuus-%). B/Y = 9 x 10-20 V m2

Häviöt, % Metaani Rikkivety

Tärinätasot 47,1 31,4

Elektroniset tasot 20.5

Ionisaatio 0,9 0,3

Tarttuvuus 7 x 10-2 4 x 10-2

Huomaa, että yleinen suuntaus rikkivedyn hajoamisprosesseissa, joissa käytetään epätasapainoista sähköpurkauksen plasmaa, on se, että suurin energiankulutus (jopa 500 eV/molekyyli) havaitaan rikkivetypitoisuuksilla.<1 об. %, как и в наших экспериментах.

Tästä seuraa, että energiankulutus puhtaan metaanin pyrolyysissä BR:ssä

BUKHOVETS V.L., GORODETSKY A.E., ZALAVUTDINOV R.KH., ZAKHAROV A.P., MUKHIN E.E., RAZDOBARIN A.G., SEMENOV V.V., TOLSTYAKOV S.YU. - 2011

Viemärissä syntyvä biokaasu, jätevesikaasu, viemärikaasu. Tiheys. Yhdiste. Vaara.

Fyysiset ominaisuudet. Tiheydet.

Biokaasu on yhteisnimitys kaasuille ja haihtuville komponenteille, jotka vapautuvat viemäreihin ja luonnollisiin prosesseihin, jotka liittyvät orgaanisten aineiden ja materiaalien käymiseen ja hajoamiseen. Pääkomponentit: typpi (N 2), rikkivety (H 2 S), hiilidioksidi (CO 2), metaani (CH 4), ammoniakki (NH 3), biologiset organismit, vesihöyry ja muut aineet. Näiden komponenttien koostumus ja pitoisuus riippuvat suuresti ajasta, jäteveden tai biomassaseoksen koostumuksesta, lämpötilasta jne.

• Typpi muodostaa noin 78 % maapallon ilmakehästä, eikä sitä yleensä synny biologisten hajoamisreaktioiden seurauksena, vaan sen pitoisuus kasvaa voimakkaasti biokaasussa prosessissa ilmakehän hapen aktiivisen kulutuksen vuoksi.
• Rikkivety muodostuu biomassan biologisista ja kemiallisista prosesseista ja menee nesteen yläpuolelle; sen pitoisuus biokaasussa riippuu sen pitoisuudesta nestefaasissa ja järjestelmän tasapainoolosuhteista. Myrkyttömänä pitoisuutena H2S:llä on tuttu mätämunien haju. Vaarallisissa pitoisuuksissa H 2 S halvaannuttaa nopeasti henkilön kyvyn haistaa tämän pistävän hajun ja tekee sitten uhrin avuttomaksi. H 2 S on räjähdysherkkää pitoisuuksina, jotka ylittävät selvästi myrkyllisiä tasoja (vähimmäisräjähdyspitoisuus 4,35 %, suurin räjähdysainepitoisuus 46 %).
• Hiilidioksidi ja metaani ovat käytännössä hajuttomia ja niiden tiheys: 1,5 kertaa suurempi kuin ilma (CO 2) ja 0,6 kertaa ilman (metaani). Koska molempia kaasuja tuotetaan aktiivisesti biomassassa, niiden pitoisuus nesteen/ilman pinnalla voi olla merkittävästi suurempi kuin tilavuuden keskiarvo.
• Metaani erittäin syttyvä, sillä on erittäin laaja räjähdysalue ja alhainen leimahduspiste. Metaani voi myös reagoida joidenkin hapettimien kanssa täysin satunnaisesti, mutta surullisin seurauksin. Muita palavia kaasuja ilmaantuu biokaasuun vahingossa viemäriin joutuneiden palavien aineiden haihtumisen seurauksena.
• Ammoniakki on terävä, voimakas ammoniakin haju, mikä on hyvä varoitus myrkyllisistä tasoista. Tietyn tason yläpuolella ammoniakki voi vahingoittaa silmien limakalvoa ja aiheuttaa palovammoja. Myrkyllisten pitoisuuksien saavuttaminen normaaleissa olosuhteissa bioreaktoreissa ja viemärijärjestelmissä on epätodennäköistä.

Kaikki edellä mainitut kaasut ovat värittömiä (värittömiä) biokaasulle ominaisissa pitoisuuksissa.

Biokaasun komponenttien odotetut enimmäispitoisuudet ovat seuraavat:

• metaani 40-70 %;
• Hiilidioksidi 30-60 %;
• rikkivetyä 0-3 %;
• Vety 0-1 prosenttia;
• Muut kaasut, mm. ammoniakki 1-5 prosenttia.

Luonnollinen, sis. patogeeniset mikro-organismit voivat päästä ilmaan biomassaa sekoitetessa, mutta yleensä niiden elinikä biomassan ulkopuolella on lyhyt.

Johtopäätökset:
Aineet, joita saattaa esiintyä paikoissa, kuten viemärissä, voivat olla myrkyllisiä, räjähtäviä ja syttyviä, mutta niillä ei välttämättä ole hajua, väriä tms.

Mahdolliset terveyshaitat: Tärkeimmät riskit ovat:

1. H 2 S -myrkytys, tukehtuminen hapen puutteesta
2. Vähentynyt keskittymiskyky ja keskittymiskyky, alentuneiden happipitoisuuksien aiheuttama väsymys (CO 2 - ja CH 4 -päästöistä),
3. Biologinen saastuminen
4. Tulipalot ja räjähdykset metaanista, H 2 S:stä ja muista syttyvistä kaasuista

• Rikkivety on yleisin äkillisen kuoleman aiheuttaja työpaikalla biokaasun kanssa työskennellessä. Noin 300 ppm:n ilmapitoisuuksilla H2S aiheuttaa välittömän kuoleman. Se päätyy elimistöön pääasiassa keuhkojen kautta, mutta rajallinen määrä voi tunkeutua ihon ja silmän sarveiskalvon läpi. Toistuvasta altistumisesta johtuvia kroonisia vaurioita ei ole tunnistettu. Tärkeimmät oireet ovat silmien ärsytys, väsymys, päänsärky ja huimaus.
• Hiilidioksidi on vain tukahduttava aine (korvaa happea) ja myös hengityselimiä ärsyttävä aine. 5 %:n pitoisuudet voivat aiheuttaa päänsärkyä ja hengenahdistusta. Taustapitoisuus ilmakehässä: 300-400 ppm (0,3-0,4 %).
• Metaani on vain tukahduttava aine (korvaa happea), mutta sinänsä ei vaikuta merkittävästi kehoon.

Taulukko 1 - Jotkut viemärikaasun (biokaasun) ominaisuudet

Taulukko 2 - Jotkut tärkeimmät viemärissä elävät sairaudet ja virukset

Johtopäätökset:
Merkittävät biokaasupitoisuudet voivat aiheuttaa vaaran myrkyllisyyden, alentuneiden happipitoisuuksien ja mahdollisten räjähdys- ja palovaaran vuoksi. Joillakin biokaasun aineosilla on selkeä haju, mikä ei kuitenkaan mahdollista yksiselitteistä vaaratason arviointia. Biologisia materiaaleja ja organismeja voi melko menestyksekkäästi esiintyä biomassapartikkeleissa nesteen pinnan yläpuolella (ilmasuspensiot).

Kemialliset ominaisuudet/muodostus

• Rikkivety muodostuu vedessä olevista sulfaateista; rikkiä sisältävän orgaanisen aineen hajoamisprosessissa hapen puuttuessa (anaerobiset hajoamisprosessit), samoin kuin metallisulfidien ja vahvojen happojen reaktioissa. Rikkivetyä ei muodostu, jos liuennutta happea on riittävästi. On mahdollista, että vetysulfidi hapettuu edelleen heikoiksi rikkihappopitoisuuksiksi (H 2 SO 4) ja muodostuu rautasulfidia (FeS) - raudan läsnä ollessa - kiinteän mustan sakan muodossa.
• Hiilidioksidi luonnollinen hengitystuote, mm. mikro-organismien ja sen haitan määrää ilmassa olevan vapaan hapen korvaaminen (sekä vapaan hapen kulutus CO 2:n muodostukseen). Tietyillä parametreilla tätä kaasua muodostuu tiettyjen happojen ja betonirakenteiden reaktioissa - mutta rajoitettuja määriä. On myös maaperän kivennäisvesityyppejä, jotka sisältävät tätä kaasua liuenneessa muodossa ja vapauttavat sen paineen laskiessa.
• Metaani viemärissä ja vastaavissa järjestelmissä sitä syntyy biologisissa ja kemiallisissa reaktioissa. Yleensä sen pitoisuus on räjähdysvaaran alapuolella (mutta joskus on myös perdanet:!). Metaania voidaan täydentää järjestelmään päästettyjen muiden syttyvien ja räjähtävien aineiden höyryillä. Korkeat typen ja hiilidioksidin pitoisuudet voivat hieman muuttaa ilmassa olevan metaanin normaaleja syttymisrajoja.

Näiden ja muiden kaasujen muodostuminen riippuu voimakkaasti seoksen koostumuksesta ja pH-lämpötilan muutoksista. Prosessi vaikuttaa suuresti kaasun lopulliseen koostumukseen.

Johtopäätökset:
On olemassa monia prosesseja, jotka määräävät kemiallisten reaktioiden ja massansiirtoprosessien kinetiikkaa jätevedessä ja biomassassa jne. tapahtuvissa prosesseissa. biokaasun koostumus.

Lähteet:

1. J.B. Barsky et ai., "Simultaneous Multi-Instrumental Monitoring of Vapors in Sewer Headspaces useilla suoralukulaitteilla", Ympäristötutkimus v. 39 #2 (huhtikuu 1986): 307-320.
2. Viemäristä löydettyjen yleisten kaasujen ominaisuudet, in Jätevedenpuhdistamoiden toiminta, käytännön käsikirja nro. yksitoista. Alexandria, VA, Water Pollution Control Federation, 1976, taulukko 27-1.
3. R. Garrison ja M. Erig, "Ventilation to Eliminate Happipuutos suljetussa tilassa - Osa III: Ilmaa raskaampia ominaisuuksia", Soveltava työ- ja ympäristöhygienia v. 6 #2 (helmikuu 1991): 131-140.
4. "Suositeltavan standardin kriteerit - Työperäinen altistuminen vetysulfidille" DHEW Pub. Ei. 77-158; NTIS PB 274-196. Cincinnati, National Institute for Occupational Safety and Health, 1977.
5. Sallittu altistusraja (29 CFR 1910.1000 Taulukot Z-1 ja Z-2).
6. Lyhyen aikavälin altistumisen raja (29 CFR 1910.1000 Taulukko Z-2).
7. Biologiset vaarat jätevedenpuhdistamoissa. Alexandria, VA, Water Pollution Control Federation, 1991.
8. J. Chwirka ja T. Satchell, "A 1990 Guide for Treating Hydrogen Sulfide in Sewers", Vesitekniikka ja vesihuolto v. 137 #1 (tammikuu 1990): 32-35.
9. John Holum Yleisen, orgaanisen ja biologisen kemian perusteet. New York, John Wiley & Sons, 1978, s. 215.
10. J. Chwirka ja T. Satchell, "1990 Guide for Treating Vetysulfide" Viemärit, vesitekniikka ja vesihuolto v. 137 #1 (tammikuu 1990): 32.
11. V. Snoeyink ja D. Jenkins, Vesikemia. New York, John Wiley & Sons, 1980, s. 156.
12. M. Zabetakis, "Biological Formation of Flammable Atmospheres", US. Kaivosviraston raportti #6127, 1962.