附加3凈化有毒有害氣體工藝

1、幾種典型有毒有害氣態(tài)污染物的凈化 天津大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院馬德剛1、含氟廢氣含氟廢氣 的產(chǎn)生 含氟廢氣主要是指含氟化氫（含氟廢氣主要是指含氟化氫（HFHF）和四氟化硅）和四氟化硅（SiSiF F4 4）的廢氣，它主要來(lái)源于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，的廢氣，它主要來(lái)源于工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，如電解鋁、煉鋼、磷肥、氟塑料生產(chǎn)、化鐵爐，如電解鋁、煉鋼、磷肥、氟塑料生產(chǎn)、化鐵爐，另外還有玻璃、陶瓷、磚瓦、搪瓷等行業(yè)。其另外還有玻璃、陶瓷、磚瓦、搪瓷等行業(yè)。其中以電解鋁和磷肥工業(yè)排放量最大。據(jù)測(cè)算，中以電解鋁和磷肥工業(yè)排放量最大。據(jù)測(cè)算，每生產(chǎn)一噸鋁，要排放每生產(chǎn)一噸鋁，要排放16162424公斤的氟；生產(chǎn)公斤的氟；生產(chǎn)

2、一噸黃磷排放一噸黃磷排放3030公斤氟，生產(chǎn)一噸磷肥排放公斤氟，生產(chǎn)一噸磷肥排放5 52525公斤氟。煤中也含有氟，每公斤約公斤氟。煤中也含有氟，每公斤約4040300300毫克，高的達(dá)毫克，高的達(dá)14001400毫克，煤燃燒時(shí)，約毫克，煤燃燒時(shí)，約78%78%100%100%的氟排放出來(lái)。的氟排放出來(lái)。 含氟廢氣的吸收凈化 水吸收法 ：用水吸收含氟廢氣主要是基于氟化氫和四氟化硅極易溶于水的特性。氟化氫溶于水生成氫氟酸，四氟化硅溶于水生成氟硅酸和硅膠。 堿吸收法：堿吸收法的機(jī)理與上述水吸收法基本相同，只是把水改為堿水，一般是用Na2CO3水溶液吸收含氟化氫廢氣制取冰晶石（Na3AlF6）；用堿

3、水吸收氟化氫或四氟化硅，最后都得到氟化物（NaF或NH4F），再定量地加入偏鋁酸鈉（NaF溶液中）或硫酸鋁和Na2SO4（NH4F溶液中），生成冰晶石。 低濃度氟化氫廢氣：石灰水洗滌，生成氟化鈣沉淀除去。 含氟廢氣的吸附法凈化 用氧化鋁粉作吸附劑吸附鋁廠煙氣中的氟化氫是用氧化鋁粉作吸附劑吸附鋁廠煙氣中的氟化氫是20世紀(jì)世紀(jì)60年代電解鋁廠含氟煙氣治理技術(shù)上的一年代電解鋁廠含氟煙氣治理技術(shù)上的一個(gè)重要突破。它不僅可以用來(lái)凈化預(yù)焙窯的煙氣，個(gè)重要突破。它不僅可以用來(lái)凈化預(yù)焙窯的煙氣，而且還可以處理凈化電解槽出來(lái)的含氟廢氣，目而且還可以處理凈化電解槽出來(lái)的含氟廢氣，目前來(lái)自預(yù)熔窯的煙氣主要是采用吸附

4、法，而來(lái)自前來(lái)自預(yù)熔窯的煙氣主要是采用吸附法，而來(lái)自電解槽的煙氣還可采用吸收法。電解槽的煙氣還可采用吸收法。 吸附法凈化含氟化氫廢氣有很高的凈化效率，一吸附法凈化含氟化氫廢氣有很高的凈化效率，一般可達(dá)到般可達(dá)到98%以上。吸附完氟化氫的氧化鋁不需以上。吸附完氟化氫的氧化鋁不需再生，可直接送到電解槽作為電解鋁的原料。工再生，可直接送到電解槽作為電解鋁的原料。工藝流程簡(jiǎn)單，不存在水污染和系統(tǒng)腐蝕問(wèn)題，因藝流程簡(jiǎn)單，不存在水污染和系統(tǒng)腐蝕問(wèn)題，因此，與濕法相比，其投資和運(yùn)行費(fèi)用都比較低，此，與濕法相比，其投資和運(yùn)行費(fèi)用都比較低，可用于各種氣候條件。可用于各種氣候條件。 2、有機(jī)廢氣 有機(jī)廢氣的來(lái)源

5、數(shù)百種有機(jī)化合物的蒸氣可對(duì)空氣造成污染，稱作揮發(fā)性有機(jī)廢氣（VOCs）。由于大多數(shù)有機(jī)廢氣都對(duì)人體有害，有很多的有機(jī)廢氣還有致癌、致畸、致突變的作用，因此對(duì)其在空氣中的含量要求非常嚴(yán)格。這些有機(jī)廢氣來(lái)源于化工、石油化工、輕工等許多行業(yè)和部門，有些行業(yè)比如石油開(kāi)采與加工、煉焦與煤焦油加工、有機(jī)合成、溶劑加工、感光材料、油漆涂料加工及使用等，尤其帶來(lái)嚴(yán)重污染。 有機(jī)廢氣的凈化 基本方法：冷凝法、吸收法、吸附法、燃燒（催化燃燒、熱力燃燒或直接燃燒）、膜法、生物法等，或上述方法的組合。 選擇方法：既考慮技術(shù)上的可行性，又考慮經(jīng)濟(jì)上的可行性。具體應(yīng)從污染物的性質(zhì)、濃度、凈化要求并結(jié)合生產(chǎn)中的具體情況以及

6、投資、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用、回收效益等諸方面予以考慮，同時(shí)還要綜合考慮環(huán)境效益和社會(huì)效益。 冷凝法治理有機(jī)廢氣 冷凝法的基本原理 冷凝法的特點(diǎn) 冷凝法的適用范圍 冷凝法的流程與設(shè)備 冷凝法的基本原理 同一物質(zhì)飽和蒸汽壓的大小與溫度有關(guān)。溫度越低，飽和蒸汽壓值越低。對(duì)含有一定濃度的有機(jī)蒸汽的廢氣，當(dāng)將廢氣降到某一溫度時(shí)，與其相應(yīng)的飽和蒸汽壓值已低于廢氣組分分壓時(shí)，該組分就要凝結(jié)為液體，即實(shí)現(xiàn)了氣體分離的目的。 冷凝法的特點(diǎn) 由于冷凝法凈化對(duì)廢氣的凈化程度受冷凝溫度的限制，要求凈化程度高或處理低濃度廢氣時(shí)，需要將廢氣冷卻到很低的溫度，經(jīng)濟(jì)上不合算，因此，在大多數(shù)情況下，不單獨(dú)使用冷凝法治理有機(jī)廢氣，而是作為其

7、他處理方法的預(yù)處理工序。但冷凝法凈化所需設(shè)備和操作條件比較簡(jiǎn)單，回收物質(zhì)純度高。 冷凝法的適用范圍 處理高濃度有機(jī)廢氣，特別是組分單純的氣體。作為吸附凈化或燃燒的預(yù)處理，以減輕后續(xù)操作的負(fù)擔(dān)。處理含有大量水蒸氣的高溫氣體。 冷凝法的流程與設(shè)備 表面冷凝器 使用一間壁，將冷卻介質(zhì)與廢氣隔開(kāi)，通過(guò)間壁傳熱將廢氣中的熱量轉(zhuǎn)移出來(lái)，使廢氣冷卻。列管式冷凝器、噴灑式蛇管冷凝器等均屬此類設(shè)備。使用此類設(shè)備可以回收被冷凝組分，但冷卻效率較差。 接觸冷凝器 將冷卻介質(zhì)（通常采用冷水）與廢氣直接接觸進(jìn)行換熱的設(shè)備。使用這類設(shè)備冷卻效果較好，但冷凝物質(zhì)不易回收。在有機(jī)廢氣治理時(shí)往往只作為預(yù)處理設(shè)施。噴淋塔、填料塔

8、、板式塔、噴射塔等屬此類設(shè)備。 輔助材料下 水 道高 濕 蒸 氣冷 卻 水 （ 進(jìn) ）冷 卻 水 （ 出 ）不 凝 氣 體排 入 大 氣輔 助 燃 料去 下 水 道3高 濕 蒸 氣冷 卻 水不 凝 氣排 入 大 氣吸收法治理有機(jī)廢氣 在大部分有機(jī)廢氣的治理中，不采用吸收法，其主要原因是合適的吸收劑的選擇。目前只有在石油煉制、石油化工的生產(chǎn)及儲(chǔ)運(yùn)中，采用溶劑吸收法對(duì)烴類（如苯類、汽油、石腦油等）進(jìn)行回收。 對(duì)苯類的吸收，多采用二乙二醇醚作吸收劑。對(duì)汽油等輕質(zhì)油品，多采用輕柴油作吸收劑進(jìn)行吸收。吸收裝置多采用吸收塔。 吸附法治理有機(jī)廢氣 對(duì)于低濃度的有回收價(jià)值的有機(jī)廢氣，多采用吸附法，因?yàn)榇朔N方法

9、可以實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢氣的資源化，同時(shí)，吸附法凈化有機(jī)廢氣可以達(dá)到相當(dāng)徹底的程度。例如在大量使用有機(jī)溶劑的行業(yè)如涂布、噴涂、感光材料等行業(yè)，還有一些使用有機(jī)溶劑的化工、石化行業(yè)，采用吸附的方法回收有機(jī)溶劑的量相當(dāng)可觀。 吸附法凈化的工藝流程吸附法凈化的工藝流程 凈化氣分離器冷凝器水溶劑吸附器吸附器低壓蒸汽風(fēng)機(jī)及電動(dòng)機(jī) 過(guò)濾器及冷卻器含溶劑的廢氣 催化燃燒法凈化有機(jī)廢氣 催化燃燒是借助催化劑在低溫（200400）下，實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)物的完全氧化，因此能耗少，操作簡(jiǎn)便、安全、凈化效率高，在有機(jī)廢氣特別是回收價(jià)值不大的有機(jī)廢氣凈化方面應(yīng)用比較廣，已有不少定型設(shè)備可供選用。 生物法凈化有機(jī)廢氣 生物法凈化有機(jī)廢氣是

10、近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的有機(jī)廢氣凈化技術(shù)，該技術(shù)已在歐洲得到了規(guī)模化的應(yīng)用。生物法凈化有機(jī)廢氣主要是利用微生物對(duì)有機(jī)廢氣的降解凈化有機(jī)廢氣的，對(duì)有機(jī)廢氣的去除率可達(dá)90%以上。與常規(guī)處理方法相比，生物法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、運(yùn)行費(fèi)用低、較少造成二次污染等特點(diǎn)，同時(shí)生物法大都是在常溫下運(yùn)行，因此安全可靠。尤其是在處理低濃度、生物降解性好的有機(jī)廢氣時(shí)，更顯出它的優(yōu)越性。但生物法僅適用于低濃度有機(jī)廢氣的治理 生物法凈化有機(jī)廢氣的工藝 生物洗滌塔 生物滴濾塔 生物過(guò)濾塔 生物洗滌塔 洗滌塔由吸收和生物降解兩部分組成。含有經(jīng)有機(jī)物馴化的微生物的循環(huán)液，由塔頂噴入，與從塔的下部上升的有機(jī)廢氣逆流接觸，廢氣中的有機(jī)物和氧氣

11、轉(zhuǎn)入液相，進(jìn)入活性污泥池，有機(jī)物在活性污泥池中被微生物氧化分解。該法適用于氣相傳質(zhì)速率大于生化反應(yīng)速率的有機(jī)物的降解。 生物滴濾塔 運(yùn)行時(shí)有機(jī)氣體從塔底進(jìn)入，在流動(dòng)過(guò)程中與已接種的掛膜的生物濾料接觸而被凈化，凈化后的氣體由塔頂排出。滴濾塔集廢氣的吸收與液相再生于一體，塔內(nèi)增設(shè)了可附著微生物的填料，為微生物的生長(zhǎng)、有機(jī)物的降解提供了條件。啟動(dòng)初期，在循環(huán)液中接種了經(jīng)被處理有機(jī)物馴化的微生物菌種，從塔頂噴淋而下，與進(jìn)入濾塔的有機(jī)廢氣逆向流動(dòng)，微生物利用溶解于液相中的有機(jī)物質(zhì)，進(jìn)行代謝繁殖，并附著于填料表面，形成生物膜，完成生物掛膜過(guò)程。氣相主體的有機(jī)物和氧氣經(jīng)過(guò)傳輸進(jìn)入微生物膜，被微生物利用，代謝

12、產(chǎn)物CO2等再經(jīng)過(guò)擴(kuò)散作用進(jìn)入氣相主體后外排。 生物過(guò)濾塔 有機(jī)廢氣由塔頂進(jìn)入過(guò)濾塔，在流動(dòng)過(guò)程中與已接種掛膜的生物濾料接觸而被凈化，凈化后的氣體由塔底排出。定期在塔頂噴淋營(yíng)養(yǎng)液，為濾料提供養(yǎng)分、水分并調(diào)整pH值。 3、機(jī)動(dòng)車尾氣 機(jī)動(dòng)車尾氣的產(chǎn)生 機(jī)動(dòng)車尾氣中的氣態(tài)污染物都是由于燃料油（主要是汽油和柴油）蒸發(fā)和燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的，燃燒過(guò)程產(chǎn)生的尾氣污染占總污染量的65%80%，其它是曲軸箱、油箱、化油器等排放的污染物。這些氣態(tài)污染物包含很多成分，主要是CO、NOx和碳?xì)浠衔铮℉C）（使用含鉛汽油時(shí)還會(huì)排放含鉛化合物）。CO和碳?xì)浠衔锸侨剂喜煌耆紵斐傻?，NOx則是氣缸中的高溫條件造成的。

13、這些污染物灰長(zhǎng)期存在于大氣中，并進(jìn)一步通過(guò)光化學(xué)反應(yīng)而生成毒性更強(qiáng)的光化學(xué)煙霧。 機(jī)動(dòng)車尾氣的凈化 發(fā)動(dòng)機(jī)外部?jī)艋?發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部控制 燃料的改進(jìn)與替代 發(fā)動(dòng)機(jī)的外部?jī)艋?發(fā)動(dòng)機(jī)的外部?jī)艋窃诖呋瘎┐嬖谙?，利用排氣自身的溫度和組成，將有害物質(zhì)（CO、NOx、HC）轉(zhuǎn)化為無(wú)害的H2O、CO2和N2。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)的類型不同又將其分為催化氧化法和催化氧化還原法。 燃料的改進(jìn)與替代 長(zhǎng)期以來(lái)，汽油一直是作為汽車的燃料使用的，汽油是由石油提煉的產(chǎn)品之一，按照不同的生產(chǎn)工藝，產(chǎn)品為直餾汽油和裂化汽油。以裂化汽油代替有鉛的直餾汽油稱為燃料的改進(jìn)，這也是國(guó)內(nèi)外發(fā)展的趨勢(shì)。用可燃性氣體或液體替代汽油作為汽車燃料，稱

14、為燃料的替代。 4、惡臭氣體 惡臭物質(zhì)的來(lái)源 惡臭物質(zhì)種類繁多，分布廣，影響范圍大，它們多數(shù)來(lái)自于以石油為原料的化工廠、垃圾處理廠、污水處理廠、飼料廠和肥料加工廠、畜牧產(chǎn)品農(nóng)場(chǎng)、皮革廠、紙漿廠等工業(yè)企業(yè)，特別是石油中含有微量且多種結(jié)構(gòu)形式的硫、氧、氮等的烴類化合物，在儲(chǔ)存、運(yùn)輸和加熱、分解、合成等工藝過(guò)程中產(chǎn)生出臭氣逸散到大氣中，造成環(huán)境的惡臭污染。迄今憑人的嗅覺(jué)即能感覺(jué)到的惡臭物質(zhì)已達(dá)4000多種，其中對(duì)健康危害較大的有硫醇類、硫醚類、氨（胺）類、酚類、醛類等幾十種。 惡臭物質(zhì)的控制方法 密封法 用固體、無(wú)臭氣體或液體隔斷惡臭物質(zhì)擴(kuò)散來(lái)源，使惡臭物質(zhì)不能進(jìn)入或只允許不可避免的極少量進(jìn)入空氣；

15、稀釋法 用大量無(wú)臭氣體將含惡臭物質(zhì)的廢氣稀釋，從而降低惡臭物質(zhì)濃度；掩蔽法 在一定范圍內(nèi)施放其他芳香物質(zhì)以遮蓋惡臭物質(zhì)的臭味；凈化法 建立脫臭裝置，在惡臭物質(zhì)排放前，通過(guò)物理的、化學(xué)的或生物的方法將惡臭物質(zhì)除去。 惡臭的治理方法 吸收法 利用惡臭氣體的物理或化學(xué)性質(zhì)，使用水或化學(xué)吸收液對(duì)惡臭氣體進(jìn)行物理或化學(xué)吸收而脫除惡臭的方法。吸收裝置如噴淋塔、填料塔、各類洗滌器、鼓泡塔等。 選擇吸收方式時(shí)，應(yīng)盡可能選擇化學(xué)吸收，一方面可以提高脫臭效果，同時(shí)也可節(jié)省大量用水。惡臭氣體濃度較高時(shí)，一級(jí)吸收往往難以滿足脫臭要求，此時(shí)可采用二級(jí)、三級(jí)或多級(jí)吸收。對(duì)復(fù)合性惡臭也可使用幾種不同的吸收液分別吸收。 吸附

16、法 吸附法是處理低濃度惡臭氣體的很重要的方法之一。雖然可供使用的吸附劑很多，如活性炭（包括活性炭纖維）、兩性離子交換樹(shù)脂、硅膠、磺化煤、氫氧化鐵等等，但大多數(shù)吸附劑對(duì)空氣中的水分吸附能力大于對(duì)惡臭物質(zhì)的吸附能力；而活性炭對(duì)惡臭氣體有較大的平衡吸附量，對(duì)多種惡臭氣體有較強(qiáng)的吸附能力。 燃燒法 直接燃燒法脫臭 優(yōu)點(diǎn)是脫臭效率高；缺點(diǎn)是設(shè)備和運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用高，溫度控制復(fù)雜。 催化燃燒法脫臭 與直接燃燒法相比，催化燃燒法在燃燒過(guò)程中需要使用催化劑，以利于能在較低的溫度下完全燃燒，達(dá)到脫除惡臭的目的。該方法可節(jié)省大量燃料，適用于低溫惡臭氣體的處理。 生物法脫臭 目前在脫臭方面發(fā)展起來(lái)的生物處理法是一種很有前途

17、的方法。可以認(rèn)為生物處理廢氣也是一種催化反應(yīng)，只不過(guò)它使用的是生物催化劑，利用生物酶的催化作用，使有機(jī)廢氣中的有害成分分解。有資料介紹，酶的催化活性要比一般催化劑的催化活性大數(shù)千萬(wàn)倍。而且，生物處理凈化有機(jī)物特別是臭味，設(shè)備簡(jiǎn)單，能耗低，不消耗有用原料，安全可靠，無(wú)二次污染。目前在用生物處理醇類、酚類、硫醇類、脂肪酸類、醛類、胺類等方面已有了比較成熟的方法。一些微生物制劑也大量出現(xiàn)。因此，生物處理有機(jī)污染物是很有發(fā)展前途的. 5、瀝青煙氣 瀝青煙的來(lái)源 瀝青煙是以瀝青為主，也包括煤炭、石油等燃料在高溫下逸散到環(huán)境中的一種混合煙氣。凡是在加工、制造和一切使用瀝青、煤炭、石油的企業(yè)，在生產(chǎn)過(guò)程中均有不同濃度的瀝青煙產(chǎn)生。含有瀝青的物質(zhì)，在加熱與燃燒的過(guò)程中也會(huì)不同程度地生產(chǎn)瀝青煙。 瀝青煙的組成與性質(zhì) 一般瀝青中含有2.61%40.7%的游離碳，其余為烴類及其衍生物等，其成分復(fù)雜，不同的瀝青成分之間的變化也很大，因而瀝青煙的成分也相當(dāng)復(fù)雜?？傮w上講瀝青煙的組分與瀝青相近，主要是多環(huán)芳烴（PAH）及少量的氧、氮、硫的雜環(huán)化合物。已知其中有萘、菲、酚、咔唑、吡啶、吡咯、吲哚、茚等100多種。在這些成份中，有幾十種物質(zhì)是致癌物質(zhì)，特別是苯并芘對(duì)動(dòng)物、植物、人體都會(huì)造成嚴(yán)重的危害，是一種強(qiáng)致癌物。正因?yàn)槿绱?，瀝青煙必須及時(shí)治理。 瀝青煙的治理方法 燃燒法 吸附法 吸收法 6、汞