1 光解法:光解法以是否需要電極來激發(fā)產(chǎn)生臭氧分為有極紫外和無極紫外兩種,首先介紹有極紫外光解法:
原理:在波長范圍170nm-184.9nm(704kJ/mol-647kJ/mol)高能紫外線的作用下,一方面空氣中的氧氣被裂解,然后組合產(chǎn)生臭氧;另一方面將惡臭氣體的化學(xué)鍵斷裂,使之形成游離態(tài)的原子或基團;同時產(chǎn)生的臭氧參與到反應(yīng)過程中,使惡臭氣體最終被裂解、氧化生成簡單的穩(wěn)定的化合物,如CO2、H2O、SO2、NO2。
特點:
(1)裂解反應(yīng)時間極短(<0.01s),氧化反應(yīng)的時間需2-3s;
(2)可以破壞惡臭物質(zhì)部分化學(xué)鍵,從而改變其性質(zhì),達到除臭的目的,不需耗費大量能量將有機物全部轉(zhuǎn)化為無機物,節(jié)約能源;
(3)UV光解凈化長期穩(wěn)定、高效。燈管使用壽命12000-15000小時,箱體通常為不銹鋼材質(zhì),美觀大方,使用壽命可達15年以上;
(4)條件滿足的情況下,UV光解的凈化效率最高可達到99.9%以上;
(5)占地面積小,操作靈活,可實現(xiàn)自動無人操作。
適用條件
(1)反應(yīng)溫度低于70℃,粉塵量低于100mg/m3,相對濕度低于99%;
(2)適用于中、低濃度有機氣體廢氣處理,尤其在消除臭味方面得到廣泛的好評。
應(yīng)用于石化行業(yè)
光解法在處理烴類污染物(“三苯”、非甲烷總烴等)方面具有較高的去除率,特別適用于中低濃度石化行業(yè)廢氣處理,能廣泛使用與石油化工領(lǐng)域。另外,UV光解凈化技術(shù)在處理某些特定的環(huán)境和特殊工藝式,能有很好的處理效果,并能凈化絕大多數(shù)種類的廢氣,是其他技術(shù)無法替代的。
無極紫外
無極紫外光解法所采取的發(fā)光原理與有極法不同:利用微波發(fā)生器產(chǎn)生的高頻電磁波激發(fā)等內(nèi)填充氣體產(chǎn)生紫外光。同普通紫外相比,微波無極紫外光源由于沒有電極,不會產(chǎn)生由于電極氧化、損耗和密封問題引起的發(fā)黑現(xiàn)象,而且具有制造容易、價格低廉、能耗小和反映其簡單等優(yōu)點。
然而,無極紫外燈在利用電能轉(zhuǎn)化成微波時,最高轉(zhuǎn)化率只有70%,這些微波也不能全部作用于燈的激發(fā),一部分用于加熱作用,使得反應(yīng)體系過熱,嚴重時使無極燈不穩(wěn)定,甚至出現(xiàn)暫時熄滅的現(xiàn)象,冷卻裝置也帶了一部分能量,這些都導(dǎo)致了微波無極燈能量利用率不高。
2 活性炭法原理:活性炭是最常用的吸附劑之一,它具有孔隙率高的特點,其孔徑分布為:大孔半徑>20000nm,過渡孔半徑150~20000nm,微孔半徑<150nm??讖较鄬υ叫∏铱讛?shù)越多的活性炭,其比表面積就越大。巨大的比表面積就有強大的表面吸附能。表面吸附能把小分子(分子直徑數(shù)量級通常在10-10m)污染物捕捉并固定在微孔中,通過的氣體即為干凈氣體。
此外,活性炭顆粒散裝放置可形成堆疊效應(yīng),使比表面積擴大,表面活性能增強。有時候,氣體中往往摻雜一些粒徑相對較大的液相或固相物質(zhì),即霧或煙。這些物質(zhì)直徑比活性炭微孔孔徑大,因此氣體在通過活性炭層時它們會被活性炭阻截,這邊是活性炭的過濾作用。
特點:
(1)適用性強,幾乎所有污染物質(zhì)都能用活性炭吸附法去除;
(2)設(shè)備簡單,吸附過程不使用其它能源,建設(shè)費用低廉;
(3)活性炭再生后可重復(fù)使用。
適用條件
(1)空氣干燥?;钚蕴烤哂泻軓姷奈鼭裥?,若空氣潮濕,活性炭很快會失去作用;
(2)顆粒物濃度低?;钚蕴繉︻w粒物或油狀物具有阻截作用,當(dāng)阻截物增加到一定量后,整個系統(tǒng)的風(fēng)壓會特別大,對動力設(shè)備的使用壽命有很大影響;
(3)污染物濃度較低。污染物濃度高的話,活性炭很快吸附飽和,降低或
失去吸附作用。經(jīng)常更換活性炭會產(chǎn)生較大的運行費用,活性炭再生又會消耗大量的能源,也是運行費用的組成部分。
應(yīng)用于石化行業(yè)
石化行業(yè)廢氣普遍存在氣量偏大的情況,在此情況下,活性炭法并不適合該類廢氣凈化。因為相應(yīng)產(chǎn)生的換炭成本較高,進而會給企業(yè)或業(yè)主造成經(jīng)濟負擔(dān)。另外,某些情況下石化廢氣的氣溫較高,高于80℃就不太適合應(yīng)用活性炭吸附法。因此是否要采用此法處理石化行業(yè)廢氣還要根據(jù)具體廢氣性質(zhì)來分析和選擇。
此外,活性炭對其他直連的烷烴吸附效果較差。對于低濃度、大氣量的廢氣,通常是將活性炭吸附和催化燃燒結(jié)合起來使用。先采用活性炭進行吸附提濃,然后在再生過程將含有高濃度有機物的解析器進行催化燃燒,這樣可以避免產(chǎn)生大量的活性炭二次污染物。
3 活性炭吸附—蒸汽脫附—催化燃燒(VOC-XC)原理:根據(jù)吸附(效率高)和催化燃燒(節(jié)能)兩個基本原理設(shè)計的,即吸附濃縮—催化燃燒法。
特點:
(1)采用吸附濃縮+催化燃燒組合工藝,整個系統(tǒng)實現(xiàn)了凈化、脫附過程閉循環(huán),與回收類有機廢氣凈化裝置相比,無需備壓縮空氣和蒸汽等附加能源,運行過程不產(chǎn)生二次污染,設(shè)備運行費用較低,但是一次性投資較高;
(2)設(shè)計時在活性炭達到94%飽和之前即開始脫附??勺詣?手動切換閥門。活性炭更換周期3-5年;
(3)爐內(nèi)正常溫度400℃,500℃將報警,并通過補冷風(fēng)進行降溫,溫度達600℃時停機,同時設(shè)計泄壓閥保證安全。
適用條件
適用于常溫、大風(fēng)量、中低濃度,易揮發(fā)的有機廢氣,主要包括一些有機溶劑如苯類、酮類、醛類、醚類、烷烴及其混合類等。濃度小于1000mg/m3。
4 凈化回收法原理:吸附過程:廢氣經(jīng)空氣過濾器除去微小懸浮顆粒后進入罐內(nèi),通過填裝在罐內(nèi)的顆粒狀活性炭(或活性炭纖維)吸附過濾后再由后置風(fēng)機排空(如氣體的濃度較高時可采用多節(jié)吸附裝置,保證氣體達標排放)。
脫附過程:活性炭使用一段時間后活性炭處于飽和狀態(tài),此時需對活性炭進行再生處理,脫附再生選用加溫解析法,將0.5MPa高溫蒸汽自塔底噴入罐內(nèi)將有機物從活性炭中剝離,剝離后的氣體通過配套的冷凝器降溫后進入分離桶,分離回收有機溶劑,殘液進入曝氣桶經(jīng)曝氣后排出(如需回收高精度溶劑,可在分離桶后置一套精餾設(shè)備)。
特點:
(1)有機溶劑回收,不需要對脫附氣體進行處理,降低了建設(shè)成本和運行成本;
(2)有機溶劑回收,杜絕資源浪費,回收產(chǎn)品價值抵消部分運行費用;
(3)在線脫附,使活性炭可以重復(fù)使用,降低了活性炭更換費用。
適用條件
(1)適用于中低溫度有機氣體;
(2)適用需要回收揮發(fā)分有機溶劑的行業(yè)。
應(yīng)用于石化行業(yè)
由于石化行業(yè)廢氣普遍具有大風(fēng)量、含有中高濃度有機廢氣的特點,回收法廣泛適用于石化行業(yè)各領(lǐng)域。然而回收法如果不與活性炭吸附裝置串聯(lián)使用的話,處理效率并不理想;而與活性炭串聯(lián),無形中又增加了一部分運行和換炭的費用。
5 生物法原理:生物過濾工藝采用了液體吸收和生物處理的組合作用。廢氣首先被液體(吸收劑)有選擇地吸收形成混合污水,再通過微生物的作用將其中的污染物降解。具體過程是:先將人工篩選的特種微生物菌群固定于填料上,當(dāng)污染氣體經(jīng)過填料表面初期,可從污染氣體中獲得營養(yǎng)源的那些微生物菌群,在適宜的溫度、濕度、pH值等條件下,將會得到快速生長、繁殖,并在填料表面形成生物膜,當(dāng)臭氣通過其間,有機物被生物膜表面的水層吸收后被微生物吸附和降解,得到凈化再生的水被重復(fù)使用。
污染物去除的實質(zhì)是以廢氣作為營養(yǎng)物質(zhì)被微生物吸收、代謝及利用。這一過程是微生物的相互協(xié)調(diào)的過程,比較復(fù)雜,它由物理、化學(xué)、物理化學(xué)以及生物化學(xué)反應(yīng)所組成。
生物凈化法可以表達為:
污染物+O2→細胞代謝物+CO2+H2O
具體過程分為三步:
(1)廢氣同水接觸并溶解到水中;
(2)水溶液中的污染物成分被微生物吸附、吸收,從水中轉(zhuǎn)移至微生物體內(nèi);
(3)進入微生物細胞的污染物成分作為營養(yǎng)物質(zhì)為微生物所分解、利用,從而使污染物得以去除。
特點:
(1)不產(chǎn)生二次污染物,最后的產(chǎn)物是良性的;
(2)全自動控制,全天候工作,只需巡視,運行穩(wěn)定可靠,適應(yīng)不同條件的運行狀況;
(3)處理效率高、去除效果明顯;
(4)運行費用低,前期微生物馴化期間需要添加些營養(yǎng)物質(zhì),微生物掛膜后無需添加任何物質(zhì)。
適用條件:
適用于溶解性好,污染物濃度較低,可生化性較好的氣體。在污水處理廠、垃圾填埋場、污泥處理場等場合應(yīng)用較為廣泛,且效果受到認可。
應(yīng)用于石化行業(yè):
采用經(jīng)過專門培養(yǎng)、馴化的微生物菌種處理含有“三苯”的石化有機廢氣是可行的。微生物菌種同事對“三苯”之外的其他烴類物質(zhì)也有一定的去除效果。另外,生物膜填料塔在停止運行期間,生物膜填料應(yīng)該保持濕潤狀態(tài),以維持微生物菌種的活性。在循環(huán)液流量過低或無流量的情況下,應(yīng)停止廢氣進入填料塔,防止生物膜的干化、失效。
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