RU2343358C1

RU2343358C1 - Air cleaning method

Info

Publication number: RU2343358C1
Application number: RU2007120194/06A
Authority: RU
Inventors: Николай Иванович Борисов (RU); Николай Иванович Борисов; нина Людмила Анатольевна Шл (RU); Людмила Анатольевна Шлянина; Сергей Геннадьевич Шашковский (RU); Сергей Геннадьевич Шашковский; Иль Анатольевич Желаев (RU); Илья Анатольевич Желаев; Сергей Викторович Сидоров (RU); Сергей Викторович Сидоров
Original assignee: Открытое Акционерное Общество "Российские Железные Дороги"
Priority date: 2007-05-31
Filing date: 2007-05-31
Publication date: 2009-01-10

Abstract

FIELD: heating systems, air handling.

SUBSTANCE: method is intended for air cleaning, and namely for removing microparticles and microorganisms from recycle air. Air cleaning method includes air pre-filtration in order to remove dust and bacterial aerosol, and ultraviolet irradiation treatment. Ultraviolet irradiation treatment is carried out with xenon lamps equipped with reflection shields, which have continuous radiation spectrum. Xenon lamps are installed transversally relative to air flow and are directed normal to each other. After irradiation treatment the damaged microorganisms are removed from handled air by means of filtration, and air cleaning is performed by means of adsorption of sulphurated hydrogen and ammonia, and then - of carbon oxide and nitrogen dioxide.

EFFECT: improving the degree of bactericidal air cleaning and handling process speed in general.

1 dwg

Description

Изобретение относится к способу очистки воздуха, в частности к очистке от микрочастиц и микроорганизмов, и предназначено для очистки оборотного воздуха, например, на железнодорожных вокзалах.The invention relates to a method for purifying air, in particular for purification from microparticles and microorganisms, and is intended for purification of recycled air, for example, at railway stations.

Воздушная среда в помещениях с массовым пребыванием пассажиров, к которым относятся железнодорожные вокзалы, характеризуется широким спектром загрязнения, такими пылегазовыми примесями, как мелкодисперсная пыль, оксид и диоксид углерода, диоксид азота и бактериальной обсемененностью. Концентрация загрязняющих веществ в воздухе таких помещений, как правило, превышает предельно допустимую концентрацию (ПДК), а бактериальная загрязненность воздуха составляет 600±20 КОЕ/м³ и более.The air environment in rooms with a large stay of passengers, which include railway stations, is characterized by a wide range of pollution, dust and gas impurities such as fine dust, carbon monoxide and dioxide, nitrogen dioxide and bacterial contamination. The concentration of pollutants in the air of such premises, as a rule, exceeds the maximum permissible concentration (MPC), and bacterial air pollution is 600 ± 20 CFU / m ³ or more.

Наиболее неблагоприятная ситуация с состоянием воздушной среды в помещениях складывается в осенне-зимний период из-за снижения интенсивности естественного воздухообмена и солнечной инсоляции. Это приводит к возрастанию общего количества микроорганизмов в воздухе по сравнению с летним периодом на 40-50%. Поэтому наличие в воздухе помещений химических ингредиентов и болезнетворных бактерий представляет определенную опасность для здоровья людей. Подобные помещения в ряде случаев являются потенциальными очагами распространения различного рода инфекций.The most unfavorable situation with the state of the air environment in the premises develops in the autumn-winter period due to a decrease in the intensity of natural air exchange and solar insolation. This leads to an increase in the total number of microorganisms in the air compared to the summer period by 40-50%. Therefore, the presence in the air of premises of chemical ingredients and pathogenic bacteria poses a certain danger to human health. Such premises in some cases are potential foci of the spread of various kinds of infections.

Воздухообмен в помещениях вокзалов, как правило, поддерживается системами естественной и механической вентиляции. Однако при массовом скоплении пассажиров подобные системы не справляются с возложенными на них функциями. Системы механической вентиляции, не говоря уже о естественной вентиляции, не оснащены воздухоочистительными устройствами, позволяющими произвести качественную очистку загрязненного воздуха.Air exchange in the station premises is usually supported by natural and mechanical ventilation systems. However, with a massive accumulation of passengers, such systems cannot cope with the functions assigned to them. Mechanical ventilation systems, not to mention natural ventilation, are not equipped with air-purifying devices that allow for high-quality cleaning of polluted air.

Известен способ очистки воздуха в помещении, в частности очистки, связанной с микрочастицами и микроорганизмами, включающий предварительную грубую фильтрацию загрязненного воздуха, ультрафиолетовое облучение его и последующие стадии фильтрации и нагрева (см. RU, №2121629, F24F 3/16, 1998).A known method of purifying indoor air, in particular cleaning associated with microparticles and microorganisms, including preliminary rough filtration of polluted air, ultraviolet irradiation and subsequent stages of filtration and heating (see RU, No. 2121629, F24F 3/16, 1998).

Известное техническое решение предназначено для обработки воздуха в небольших помещениях, в которых возможно присутствие и отсутствие людей. Данный способ не предусматривает очистку воздуха при массовом скоплении людей.The known technical solution is intended for air treatment in small rooms in which the presence and absence of people is possible. This method does not provide for air purification in crowds.

Известен также способ очистки воздуха, заключающийся в том, что отводят воздух из закрытого помещения, затем осуществляют фильтрацию отводимого воздуха, придают турбулентность потоку воздуха и подвергают облучению ультрафиолетовым светом, обработанный воздух возвращают в закрытое помещение, при этом отводимый воздух на стадиях фильтрации и облучения пропускают над поверхностями, покрытыми антимикробным нелетучим агентом (см. RU, №2280473, A61L 9/20, 2006).There is also a known method of air purification, which consists in venting air from an enclosed space, then filtering off the exhaust air, imparting turbulence to the air flow and irradiating it with ultraviolet light, the treated air is returned to the enclosed space, while the exhaust air is passed through the filtration and irradiation stages. over surfaces coated with an antimicrobial non-volatile agent (see RU, No. 2280473, A61L 9/20, 2006).

Недостатки данного способа обусловлены тем, что обеззараживание воздуха осуществляется с использованием ртутных ламп. При использовании ртутных ламп в процессе эксплуатации в системах механической вентиляции могут возникнуть условия, приводящие к утечке паров ртути из-за нарушения герметичности ламп.The disadvantages of this method are due to the fact that air disinfection is carried out using mercury lamps. When using mercury lamps during operation in mechanical ventilation systems, conditions may arise that lead to leakage of mercury vapor due to a violation of the tightness of the lamps.

Способ подавления жизнедеятельности микроорганизмов, основанный на использовании маломощных источников излучения, которыми являются ртутные лампы с узким спектром УФ излучения, не обладает достаточным потенциалом для полного подавления микроорганизмов, присутствующих в потоке большого объема воздуха. Кроме того, ртутные лампы, находящиеся в потоке воздуха, содержащего пыль и микроорганизмы, постоянно обрастают пылевыми отложениями и возникают условия их биообрастания, что требует определенного внимания со стороны обслуживающего персонала.A method of suppressing the vital activity of microorganisms, based on the use of low-power radiation sources, which are mercury lamps with a narrow spectrum of UV radiation, does not have sufficient potential to completely suppress microorganisms present in a large volume of air stream. In addition, mercury lamps in a stream of air containing dust and microorganisms constantly accumulate dust deposits and conditions for their biofouling arise, which requires some attention from the staff.

Известный способ не может использоваться для бактерицидной обработки бактериально обсемененной воздушной среды больших помещений с массовым пребыванием людей в скоростном режиме и при больших объемах воздуха, поскольку рассчитаны на обслуживание помещений объемом не более 150 м³.The known method cannot be used for bactericidal treatment of bacterially seeded air in large rooms with a massive stay of people in high-speed mode and with large volumes of air, since they are designed to service rooms with a volume of not more than 150 m ³ .

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявленное техническое решение, является повышение степени бактерицидной очистки воздуха и скорости процесса обработки в целом.The technical result to which the claimed technical solution is directed is to increase the degree of bactericidal air purification and the speed of the processing process as a whole.

Указанный технический результат достигается в способе очистки воздуха согласно изобретению, включающем предварительную фильтрацию воздуха для удаления пыли и бактериального аэрозоля и обработку ультрафиолетовым облучением, причем обработку ультрафиолетовым облучением осуществляют имеющими сплошной спектр излучения ксеноновыми лампами в устройстве с отражающими экранами, при этом ксеноновые лампы установлены поперечно к потоку воздуха и ориентированы перпендикулярно друг к другу, после облучения из обработанного воздуха удаляют фильтрацией пораженные микроорганизмы и осуществляют очистку воздуха путем адсорбции от сероводорода и аммиака, затем от оксида углерода и диоксида азота.The specified technical result is achieved in the method of air purification according to the invention, including pre-filtering the air to remove dust and bacterial aerosol and treating with ultraviolet radiation, the treatment with ultraviolet radiation being carried out with a continuous emission spectrum of xenon lamps in a device with reflective screens, while the xenon lamps are mounted transversely to air flow and oriented perpendicular to each other, after irradiation from the treated air is removed the affected microorganisms are filtered and they purify the air by adsorption from hydrogen sulfide and ammonia, then from carbon monoxide and nitrogen dioxide.

Сущность изобретения поясняется чертежом, на котором представлена конструкция устройства для очистки воздуха.The invention is illustrated in the drawing, which shows the design of a device for air purification.

На чертеже показаны: 1 - двухъярусный корпус, 2 - секция предварительной фильтрации воздуха, 3 - фильтр для удаления пыли и бактериального аэрозоля, 4 - секция ультрафиолетового облучения, 5 - ксеноновые лампы, 6 - секция удаления пораженных микроорганизмов, 7 - рамочные фильтры, 8 - секция принудительной тяги, 9 - секция адсорбции, 10 - адсорбер для очистки от сероводорода и аммиака, 11 - адсорбер для очистки от оксида углерода и диоксида азота, 12 - воздухораспределительная решетка.The drawing shows: 1 - a two-tier case, 2 - a section of preliminary air filtration, 3 - a filter for removing dust and bacterial aerosol, 4 - a section of ultraviolet radiation, 5 - xenon lamps, 6 - a section for removing affected microorganisms, 7 - frame filters, 8 - forced draft section, 9 - adsorption section, 10 - adsorber for purification from hydrogen sulfide and ammonia, 11 - adsorber for purification of carbon monoxide and nitrogen dioxide, 12 - air distribution grill.

Способ осуществляется следующим образом.The method is as follows.

Загрязненный воздух, забираемый из помещения железнодорожного вокзала, через воздухораспределительные решетки 12 поступает в секцию 2 предварительной фильтрации воздуха, снабженную двумя фильтрами 3, для очистки запыленного воздуха от мелкодисперсной пыли и бактериального аэрозоля (капельно-жидкая фаза). Предварительная фильтрация необходима в связи с тем, что очистка бактериально загрязненного воздуха ультрафиолетовым излучением может значительно осложняться по причине наличия в воздухе мелкодисперсной пыли, на поверхности которой могут осаждаться колонии микроорганизмов. Пылевые частицы, находясь в зоне облучения, будут являться как бы защитным экраном от пагубного воздействия, исходящих от лучей излучателя. С целью повышения эффективности воздействия излучения на микроорганизмы из воздушного потока следует максимально удалить пылевые частицы.Polluted air taken from the premises of the railway station, through the air distribution grilles 12, enters the section 2 of the preliminary air filtration, equipped with two filters 3, for cleaning dusty air from fine dust and bacterial aerosol (droplet-liquid phase). Pre-filtration is necessary due to the fact that the purification of bacterial contaminated air with ultraviolet radiation can be significantly complicated due to the presence of fine dust in the air, on the surface of which colonies of microorganisms can be deposited. Dust particles, being in the irradiation zone, will be like a protective shield from the harmful effects emanating from the rays of the emitter. In order to increase the efficiency of the effect of radiation on microorganisms, dust particles should be removed from the air stream to the maximum.

Воздух, прошедший секцию 2 предварительной фильтрации, поступает в секцию 4 ультрафиолетового облучения. В основу очистки бактериально загрязненного воздуха положен принцип использования высокоинтенсивного импульсного оптического излучения широкого спектра. В качестве источника излучения используют ксеноновые лампы 5 нового поколения, применение которых ранее ограничивалось в основном лазерной технологией. Спектр излучения таких ламп - сплошной. Он непрерывно перекрывает весь ультрафиолетовый диапазон, а также видимую и ближнюю инфракрасную область, и характеризуется интенсивностью и коротким временем воздействия. Ксеноновые лампы 5 установлены поперечно к потоку проходящего воздуха и ориентированы перпендикулярно друг к другу. Каждая лампа 5 закреплена в направляющих, исключающих ее вибрацию в поперечном направлении, но при этом обеспечивается свободное перемещение в продольном направлении в случае термического расширения электродов. Секция 4 ультрафиолетового облучения снабжена отражающими экранами (на чертеже не показаны), использование которых повышает степень поражения микроорганизмов в процессе обработки УФ облучения.The air passing through the pre-filtering section 2 enters the ultraviolet irradiation section 4. The principle of using high-intensity pulsed optical radiation of a wide spectrum is the basis for cleaning bacterial contaminated air. A new generation of xenon lamps 5 is used as a radiation source, the use of which was previously limited mainly by laser technology. The emission spectrum of such lamps is continuous. It continuously covers the entire ultraviolet range, as well as the visible and near infrared region, and is characterized by intensity and short exposure time. Xenon lamps 5 are mounted transversely to the flow of passing air and are oriented perpendicular to each other. Each lamp 5 is fixed in guides, excluding its vibration in the transverse direction, but this ensures free movement in the longitudinal direction in the case of thermal expansion of the electrodes. Section 4 of the ultraviolet irradiation is equipped with reflective screens (not shown in the drawing), the use of which increases the degree of damage to microorganisms in the processing of UV irradiation.

Из облученного воздуха в секции 6 удаления пораженных микроорганизмов на рамочных фильтрах 7 удаляется так называемая белковая масса.The so-called protein mass is removed from the irradiated air in the affected microorganism removal section 6 on the frame filters 7.

Очищенный от пораженных микроорганизмов воздух через секцию 8 принудительной тяги и воздухораспределительные решетки 12 поступает в секцию адсорбции 9 для очистки загазованного воздуха от газообразных, вредных соединений. Загазованность воздушной среды может служить питательной средой, если она содержит азотистые и углеродные соединения. Этот канал поддержки жизнеспособности микроорганизмов должен быть устранен за счет удаления из воздуха не только азотистых и углеродных соединений, но и сернистых. В адсорбере 10 происходит очистка от сероводорода и аммиака, в адсорбере 11 - от оксида углерода и диоксида азота,The air purified from the affected microorganisms through the forced draft section 8 and the air distribution grilles 12 enters the adsorption section 9 to clean the gaseous air from gaseous, harmful compounds. Gas contamination can serve as a nutrient medium if it contains nitrogen and carbon compounds. This channel for supporting the viability of microorganisms should be eliminated by removing not only nitrogen and carbon compounds from the air, but also sulfur compounds. In the adsorber 10 there is a purification from hydrogen sulfide and ammonia, in the adsorber 11 from carbon monoxide and nitrogen dioxide,

В качестве адсорбирующих материалов используют волокнистые материалы, которые по свом физико-химическим свойствам (большая динамическая емкость, большая удельная поверхность и механическая прочность) имеют неоспоримое преимущество перед зерновыми сорбентами.Fibrous materials are used as adsorbing materials, which, due to their physicochemical properties (high dynamic capacity, large specific surface area, and mechanical strength), have an undeniable advantage over grain sorbents.

Способ очистки воздуха согласно изобретению относится к высокоэффективному способу комплексной очистки загрязненного воздуха, находящегося внутри помещения от мелкодисперсной пыли, бактериального аэрозоля (капельно-жидкая фаза), микроорганизмов, «белковой массы» (инактивированных микроорганизмов) и токсичных газообразных примесей, а именно к снижению риска биологической опасности и заражения инфекционными заболеваниями, т.е. к поддержанию соответствующего уровня санитарно-эпидемиологического и экологического благополучия, в частности рекомендуется для систем вентиляции помещений с массовым пребыванием людей - железнодорожных вокзалов. Способ осуществляется в рециркуляционном режиме, что позволяет получить ресурсосберегающий эффект и снизить расход электроэнергии, обеспечить экономию тепла в отопительный сезон, а также предотвратить выброс вредных веществ в окружающую среду.The air purification method according to the invention relates to a highly effective method for the comprehensive purification of contaminated indoor air from fine dust, bacterial aerosol (droplet-liquid phase), microorganisms, protein mass (inactivated microorganisms) and toxic gaseous impurities, namely, to reduce the risk biohazard and infection by infectious diseases, i.e. to maintain an appropriate level of sanitary-epidemiological and environmental well-being, in particular, it is recommended for room ventilation systems with a large stay of people - railway stations. The method is carried out in recirculation mode, which allows to obtain a resource-saving effect and reduce energy consumption, to save heat in the heating season, and also to prevent the emission of harmful substances into the environment.

Claims

A method of air purification, including preliminary air filtration to remove dust and bacterial aerosol and ultraviolet irradiation, characterized in that the ultraviolet irradiation is carried out with a continuous emission spectrum of xenon lamps in a device with reflective screens, while the xenon lamps are installed transversely to the air stream and oriented perpendicular to each other, after irradiation, the affected microorganisms are removed from the treated air by filtration and carried out air purification by adsorption from hydrogen sulfide and ammonia, then from carbon monoxide and nitrogen dioxide.