典型大气污染处理设备_大气污染处理设备

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典型大气污染处理设备

摘要：较为典型的大气污染处理设备的综述介绍。关键词：大气污染

处理设备

净化

1.3 吸附浓缩+ 催化燃烧法

通过分析并比较各种处理有机废气的技术与工 艺,人们提出了结合的处理工艺技术,此工艺技术适

用于大风量、低浓度的苯类、酮类、醛类、醇类等多种 有机废气治理。采用活性炭纤维吸附浓缩、热空气 脱附和催化燃烧三种组合工艺净化有机废气。工艺 流程图如图1 所示。图1 流程示意图

1气流分布器;3热风机;5预热室;7集气器;9解吸循环。

2.1.2 工艺流程

PSA 工艺流程如图2 所示。图2 PSA 工艺流程

2.1.3 工艺技术指标及特点

1.低能耗: 本工艺所采用的压力在0.1～2.5 MPa。

2.纯度高: 回收有机产品纯度可到达97 %～ 99 %。

3.工艺流程简单: 可实现多种气体的分离,此

工艺对杂质有较强的承受能力,无须复杂的预处理 工序。

4.自动化程度高: 装置的运行有计算机控制, 操作方便,启动后短时间内便可得到合格的产品。5.适应性强:变压吸附装置稍加调节就可以变 换生产能力,改变原料中的杂质含量和进口压力等 工艺条件。

6.吸附剂使用周期长:一般使用10 a 以上,且

稍加新的吸附剂就可以延长使用,检修时间少,开工 率高。

7.设备适应性强: 可在室外常温下运行,不需 绝热保温或加热及冷却。

8.工艺周期短:操作周期小于10 min。2.2 光催化降解技术

纳米TiO2 光是一种光触媒,光触媒就是使用光的能量在某种媒介上使有害气体发生分解反应。采 用TiO2 半导体纳米材料及紫外光,其工作原理是通 过光催化氧化反应净化消除挥发性有机气体。所谓 光催化氧化反应, 就是让特定波长的光照射纳米 TiO2 半导体材料,可以激发出“电子-空穴”对(一种 高能粒子),这种“电子-空穴”和周围的水、氧气发 生反应后,就产生了具有极强氧化能力的自由基活 性物质,可将气体中的甲醛、苯、氨气、硫化氢等有害 污染物氧化、分解成CO2、H2O 等无毒无味的物质。故不存在吸附饱和和二次污染问题。光催化净化法自1988 年国际首例光催化净化 装置以来,该方法只应用于消除半封闭或封闭空间 微量有害气体的除臭或杀菌,首次应用光催化净化 第 5 期 唐运雪:有机废气处理技术及前景展望 33 有机废气处理技术及前景展望 中国环保频道www.daodoc.com 法治理废气污染是在解决珠江三角洲某饲料厂的恶 臭问题。光催化降解有机污染物比较完全,最终生 成CO2 和无机物。因此,光催化净化技术被认为是 具有广阔应用前景的新净化技术。

珠江三角洲某饲料厂用光催化降解技术处理恶

臭问题,饲料工业的废气主要化学组成为各类烯烃、醛类、脂肪酸类、甲基酮类、芳香族化合物等等。该 工程工艺设计以光催化氧化单元为中心,使用防水 防油的布袋除尘器对废气进行预处理,光源采用紫 外线杀菌灯作为人工光源,纳米二氧化钛作为光催 化剂。工艺流程图如图3 所示。

图3 饲料工业废气去除示意图

工艺操作参数: 1.布袋除尘器。为防止废气中的颗粒物对光

源和光催化剂的覆盖黏结,必须对废气进行预处理, 除去其中的颗粒物,以减轻光催化氧化单元的处理 负荷。除尘单元选用脉冲袋式除尘器,过滤滤速为2 m/ min ,滤层阻力1 200～1 500 Pa。

2.风机。选用3 台型号为46.3 的风机, 除尘器负压运行,光催化单元正压运行。3.稳流室。稳定进气的浓度与风速以提高后

设备的处理效率,废气在该室中的流速小于3 m/ s。4.光催化氧化装置。光催化氧化室是处理的主体单元,废气在该装置的截面流速为1.5 m/ s ,停 留时间为1.73 s。催化剂纳米TiO2 粉体负载在纤 维材料上。

5.吸附室。用于进一步吸附分解有机废气,提 高净化效率,废气的截面流速为1.5 m/ s ,滤层初阻 力为34 Pa ,终阻力为250 Pa。

光催化氧化法治理废气,有投资少,运行费用

低,无二次污染的优点。由于其对进气中颗粒物的 浓度要求较高,因此一般和布袋除尘器组合使用。2.3 膜技术

膜分离是选用人工合成的或天然的膜材料为隔 障,来分离混合气体或液体的过程。该法是一种新 的高效分离方法。用膜分离法可回收的有机物包括

脂肪族和芳香族化合物,卤代烃、醛、酮、腈、酚、醇、胺、酯等。该法最适合处理有机物浓度较高的废气, 回收效率可以达到97 %以上。膜分离技术的传统工 艺如图4 所示。

图4 典型膜分离工艺回收有机废气

有机废气进入压缩机压缩后进入冷凝器中冷

凝,其中冷凝下来的有机物可以回收,余下未冷凝的 部分通过膜分离单元分成两股,一部分回流至压缩 机,另一部分直接从系统中排出。为保证渗透过程的 进行,膜的进料侧压力需高于渗透后气流的侧压力。膜分离法回收有机气体最早使用于汽油回收方 面。日本东电和日本钢管公司回收汽油蒸汽的膜分 离装置从1988 年开始投入运行,至1998 年报道止, 这些装置运行良好,分离膜未出现更换情况,最长使 用时间已经超过9 a。美国在膜法回收有机气体上 也已有不少应用实例。我国在膜法回收有机气体方 面的研究起步较晚,尚无工业运行装置,中科院大连 化物所和浙江大学等都在积极研究和开发此类有机 气体回收装置。2.4 生物技术

生物控制法是近年来发展起来的空气污染控制 技术,其实质就是在适宜的环境条件下,附着在滤料 介质中的微生物利用废气中的有机成分作为碳源和 能源,维持生命活动,并将有机物分解成为CO2 和 H2O 的过程,有机氮被转化为氨气,继而转化为硝 酸,硫化物先转化为硫化氢,继而氧化为硫酸。除含 氯较多的有机物分子难以降解外,一般的气态污染 物在生物过滤器中的降解速度为10～100 g/ m3·h , 生物过滤器对挥发性有机物的去除率可达95 % ,对 恶臭物质达99 %。

用于净化有机废气的生物膜处理装置,有生物 滤池、生物滴滤池和生物洗涤塔三种形式。美国新泽西州的Lawrenceville ,采用生物滴滤

池处理挥发性有机物、有害空气物质(HAPS)和海边 污水处理厂的恶臭气体的排放。

该污水处理厂位于加利福尼亚州的圣地亚哥市的海空基地,处理的废气来自工业废水、炼油厂的处 理池,废气中主要的污染物质为酚、亚甲基氯化物、丁酮、苯、甲苯、二甲苯、硫化氢。1.处理流程: 污染气体向上流,同循环的液体

一起运行,经过两个生物滴滤池(填料是455 kg 的活 34 湖南有色金属 第 21 卷

有机废气处理技术及前景展望 中国环保频道www.daodoc.com 性炭)处理后再排放。

2.系统的设计参数:空气的进气流速为3 000 m3/ h;反应器的面积为3.1 m ×9.1 m ,完全由玻璃 纤维合成树脂制成,滤床体积为31 m3 ,气体停留时 间为36 s。

3.处理效果及运行情况:该工艺对废气总的去

除率达到85 %,水厂的气体污染物在采用生物滴滤处 理前,通过了4 个独立的250 kg 的活性炭吸附柱进行 预处理。活性炭一个月更新与再生,每年的花费为 36 000美元,生物滴滤池的年费用为5 000 美元。生物降解法广泛应用于有机物废气处理中,与

常规的处理法相比,生物法具有设备简单,运行费用 较低,二次污染较少的优点,有机物去除率在90 %以 上,生物技术的处理气体具有多样化,(如烷烃类、醛

类、醇类、酮类、羧酸类、酯类、醚类、烯烃类、多环芳 烃类、卤素类化合物)。

生物处理技术在欧洲及美国已得到广泛的应

用,设备及工艺多,技术较为成熟。而目前我国这方 面的研究不多,技术的应用也比较少,但是,随着人 们对生物法净化有机废气这一经济有效的处理工艺 认识的加深,污染物净化要求的提高,生物降解法在 我国的有机物处理中将会逐步地更新与发展。结 语

对于有机气体的净化处理,无论是广泛采用的传统处理方法,还是新开发的处理技术,由于其适用 范围、去除性能、投资运行费用等多方面因素,皆制 约了单元处理技术的应用。目前,除了推广有机物 的单元处理工艺外,重点开发不同单元处理工艺的 组合技术,以达到提高去除效率,降低投资运行费 用,减少二次污染的目的。

随着有机产品的大量使用,有机物污染已引起 世界的高度重视,控制这类污染已成为各国的一项 义不容辞且刻不容缓的任务。我国是一个发展中国 家,面临经济发展和环境保护的双重任务。为促使 经济、社会、环境的协调发展,开发经济有效的有机 物的净化处理技术已成为我国解决有机污染的重要 课题。在目前已经开发应用的处理技术中,吸附浓 缩+ 催化燃烧组合法以及PSA 法更适合我国国情, 在国内有机废气治理领域更具发展前途。参考文献: 1 Byeong2kyulee ,J ungbum Cho.Risk analysis of volatile organic com2 pounds through daily life cycle the industrial city KoreaJ.Water , Air ,and Soil Pollution ,2002 ,(2):15548.3 M.L.Gubkina ,N.S.Polyakov.Elution and frontal dynamics of ad2 sorption of organic substances on activated carbon J.Ruian Chemical Bulletin ,2002 ,51(9):1 6753 575.5 梁克民,王惠文,赵志芳,等.催化燃烧消除有毒和污染气体 J.化工进展,2002 ,21(7):51430.8 W.E Waldron ,S.Sircar.Parametric study of a preure swing ad2 sorption proceJ.Adsor ption ,2000 ,6 :1798.10 陈健,古共伟.我国变压吸附技术的工业应用现状及展望J.化工进展,1998 ,(1):14-16.