研究挥发性有机废气治理技术 阳建

发表时间:2020/7/22   来源:建筑模拟2020年第6期   作者:阳建
[导读] 在工业生产中会产生大量的有机废气,废气特点是排放量大、污染成分复杂多变。废气中含有恶臭物质,能在空气中停留较长时间,会造成各种不良影响。这些废气弥漫在车间内,伤害工人的身体健康,排出车间外又将对周围环境造成污染。因此,环保部门已要求对这类废气进行净化处理,达到国家标准后方可排放。因此,对工业生产中伴随的废气进行挥发性有机物的清理是十分重要的课题,本文根据作者多年工作经验,将重点探讨如何利用活性炭吸
        武汉蓝清环保科技有限公司  湖北省武汉市  430000
        摘要:在工业生产中会产生大量的有机废气,废气特点是排放量大、污染成分复杂多变。废气中含有恶臭物质,能在空气中停留较长时间,会造成各种不良影响。这些废气弥漫在车间内,伤害工人的身体健康,排出车间外又将对周围环境造成污染。因此,环保部门已要求对这类废气进行净化处理,达到国家标准后方可排放。因此,对工业生产中伴随的废气进行挥发性有机物的清理是十分重要的课题,本文根据作者多年工作经验,将重点探讨如何利用活性炭吸附脱附技术对挥发性有机废气进行有效的废气处理。
        关键词:挥发性有机废气;治理;技术
       
        1、挥发性有机废气的特点
        分子量较小,在通常条件下容易气化。它们可在有机物质的生成过程中形成,也可以在有机物质发生化学分解或生物学降解的过程中形成,并逸入大气。挥发性有机物的含量和种类往往因测定方法和条件的不同而不同。
        VOCs具有相对强的活性,是一种性格比较活泼的气体,导致它们在大气中既可以以一次挥发物的气态存在,又可以在紫外线照射下,在PM10颗粒物中发生无穷无尽的变化,再次生成为固态、液态或二者并存的二次颗粒物存在;且参与反应的这些化合物寿命还相对较长,可以随着风吹雨淋等天气变化,或者飘移扩散,或者进入水和土壤,污染环境。
        2、挥发性有机废气的危害
        2.1室外危害
        在大气科学家眼里,VOCs对人体健康的影响有直接效应,更多的是间接效应。中国工程院院士唐孝炎老师表示,VOCs是一大类化合物的总称,它在大气中实际包含了成千上万种微量有机挥发物,比如目前科学家在VOCs中能分辨出的,就有正构烷烃、支链脂肪酸、正构烷醇、脂肪二元酸、芳香多元酸、多环芳烃(PAHs)、异构烷烃、三酮类化合物等几百种。
        一旦出现细粒子污染的灰霾天气,近地大气中的细粒子无时无刻不在产生光化学反应,生活在地面的人群和其它动植物,则无时无刻不在呼吸交换气体,于是造成大量有毒有害物质进入人体沉积,人体健康受损。
        2.2折叠室内危害
        当居室中VOCs浓度超过一定浓度时,在短时间内人们感到头痛、恶心、呕吐、四肢乏力;严重时会抽搐、昏迷、记忆力减退。VOC伤害人的肝脏、肾脏、大脑和神经系统。居室内VOC污染近年来已引起各国重视。
        VOCs对人体健康的影响主要是刺激眼睛和呼吸道,使皮肤过敏,使人产生头痛、咽痛与乏力,其中还包含了很多致癌物质。中国新颁布的《民用建筑室内环境污染控制规范》中,室内空气中TVOCs的含量,已经成为评价居室室内空气质量是否合格的一项重要项目。在此标准中规定的TVOC含量为Ⅰ类民用建筑工程:0.5mg/立方米、Ⅱ类民用建筑工程:0.6mg/立方米。
        3、挥发性有机废气处理技术
        在工业生产的排放废气上,已经形成了些有效的处理方式,但由于处理方式不同,在处理的效果上与优缺点上也不相同,这几种方法与催化氧化方法相比都具有一定的不足。
        3.1热力燃烧法
        热力燃烧法具有较高的处理效率,可以一次处理浓度较大的废气,但是处理过程也需要大量燃料消耗,且必须连续进行,伴随氮氧化物的排放,因此成本较高;生物处理法能够处理较低浓度的废气,并且具有低成本的优势,但是在高浓度废气的处理效果上并不好,需要占用大量的空间,生物环境较难获得,因此也不方便;光催化氧化是一种在特定压力和温度条件下,运用金属材料作为催化剂,将橡胶废气中的物质与空气、氧气等氧化剂物质进行氧化反应的处理工艺,该种方法与上述两种方法相比具有明显的优势,它的处理效率很高,可以一次处理较高浓度的废气,并且不需要较高的温度条件,成本也比较低廉,唯一的缺陷是随着处理过程的进行,废气中会含有多种粒状物使催化剂中毒,从而降低处理的效率。
        催化氧化技术在橡胶废气中的处理也并不是单一使用的,在实际的处理过程中,必须采用多种处理方式配合使用的途径,才能够最有效地对废气进行处理。

在以催化氧化技术为主的处理工艺中,气体总的处理流程为先进行废气的收集与预处理,然后对其进行冷凝,接着对其进行催化氧化,最后在达标的情况下将废气进行排放。
        处理技术流程为:
        (1)在进料口与挤压机的出口处将产生的废气进行收集,这时闪蒸气会进入一级的冷凝处理,在冷凝的过程中会产生冷凝水,冷凝水会通过特殊方式进行收集待处理。
        (2)是二级冷凝处理,也就是在上一级冷凝的基础上进行进一步冷凝,以提高冷凝处理的效果,在这个处理的过程中会产生环乙烷,环乙烷作为一种化工原料可以进行收集再利用,这时前两级的废气已经得到了充分的冷凝处理;除雾处理,在风力输送固体的过程中与吹热风对颗粒进行干燥过程中产生的废气会被收集进来进行集中除雾处理。在除雾处理中,会产生橡胶生产中使用的填充油,在此可以进行收集和再利用,这时所有的废气都已得到充分收集。广源环保催化燃烧设备,工业废气处理利器!
        (3)收集到的废气会通过蒸汽换热器的方式进行加热,加热的作用是加大催化氧化的处理效率,在热的废气得到催化氧化后,气体需要进行一次循环以降升温后携带的热量传递给未处理的废气部分,这个过程可以有效降低能耗,节约热能成本,在利用金属催化剂,常压状态下与空气中的氧气等氧化剂多次的催化氧化反应处理后,废气可以达到化工企业的排放标准,最后被排放至大气中,也可将其送入热风干燥系统中,利用其携带的热量进行干燥处理,该处理方式可以有效降低生产的成本,实现合理化废气利用。
        3.2生物法处理法
        相比于传统方法,生物法处理低浓度有机废气具有易操作、维护方便、净化效率高、运行费用低、安全性高、二次污染小等优点。
        生物法处理VOCs废气机理前人已做许多研究,世界较为流行的是荷兰学者提出的“吸收-生物膜”理论:VOCs废气经水吸收,在溶入浓度梯度的作用下扩散至生物膜上,进而与微生物接触被降解吸收,将污染物经代谢分解成简单小分子物质、CO2和H2O。
        之后孙珮石等人在前人基础上进行完善,针对低浓度VOCs废气的处理提出新型“吸附-生物膜”理论,强调污染物经扩散被直接吸附在生物膜表面,而与微生物接触被降解吸收,污染物作为能源和营养物质被微生物分解,最终转化为简单小分子物质、CO2和H2O。其核心重在吸附降解过程,完善修正了国外的理论,诠释了国外学者对液膜存在与否的质疑。
        2VOCs废气的生物法处理技术生物法处理油烟废气主要是将废气由气态转移到液态或固态表面的液膜上,利用微生物的新陈代谢作用对其进行降解转变为无害的无机物(CO2、H2O)、有机小分子以及自身细胞组成物质,进而使油烟废气得以净化。
        与传统的物理化学废气处理技术比较,生物法净化技术具有操作简单、易维护、投资运行费用低、安全性好、处理效率高、无二次污染等特点,特别在净化低浓度、生物可降解性好的废气中更为突出。目前用于废气生物净化的主要工艺设备有:生物滤池、生物滴滤塔和生物洗涤器装置等。
        3.3生物滤池
        生物滤池处理废气通过过滤器去除废气中的颗粒物,再经调湿调温后进入填充有吸附性滤料的生物滤池中,通过生物填料层时,废气污染物和氧气从气相扩散至载体外层的水膜,有机物被微生物作为碳源、能量,氧化分解为无害简单的有机物、H2O和CO2等。
        可见微生物量在处理VOCs废气过程中起着至关重要的地位,生物滤池能较好地处理单环芳烃、醇、羧酸、醛、酮、酯类等VOCs废气,生物滤池适用于质量浓度低于1000mg/m3的VOCs废气处理,具有无水相,设备简单易操作,生物膜固定比表面积大,二次污染小等优点。
        4、结束语
        随着现代工业的快速发展,带来的挥发性有机废气(VOCs)排放到大气中,逐渐增加的VOCs已成为当今关注的重要环境问题之一,挥发性有机废气的处理技术的应用将会越来越广。
        参考文献:
        [1]粮食生产中非甲烷总烃有机废气治理设计方案探讨[J].袁蕾蕾,单树森.粮食科技与经济.2019(11)
        [2]佛山市某企业有机废气治理改造工程实例分析[J].刘传茂.  广东化工.2019(24)
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