噴漆線生產(chǎn)廢氣處理工藝設計

1、1 概 述11.1噴漆工藝1噴漆原理11.2 設計目的21.3 選擇工藝21.4有機物對大氣的破壞和人類的危害32 設計依據(jù)42.1廢氣中所含污染物種類、濃度及溫度42.2 設計規(guī)模42.3 設計范圍42.4 處理后氣體排放濃度42.5 設計參考資料以及法規(guī)標準42.6 控制系統(tǒng)43 工藝設計53.1 設計原則53.2 噴漆生產(chǎn)線工藝5工藝介紹5工藝流程53.3.場地面積：63.4.附加設備：64 廢氣處理方法選擇74.1.有機廢氣處理方法7燃燒法7吸收法7活性炭吸附法7生物法74.2生物土壤氣體處理系統(tǒng)工藝結構9生物濾床的組成及其凈化原理94.2.2 影響因素105 工藝系統(tǒng)說明125.1工

2、藝流程125.2生物濾床基本結構126 主要設備設計136.1 主要設計參數(shù)136.2 主要設備13床體設計136.2.2改性土壤填料的選用13其它設計問題146.3 系統(tǒng)啟動與運行156.3.1 主要設備表166.4 勞動定員167 投資估算178 效益估算188.1環(huán)境效益188.2經(jīng)濟效益188.3運行費用189 工程的環(huán)境、社會、經(jīng)濟效益分析199.1 工程的環(huán)境效益199. 2程的社會效益199. 3程的經(jīng)濟效益1910 環(huán)境保護2010.1 施工過程中對環(huán)境影響及對策2010.1.1 揚塵的影響2010.2 項目建成后的環(huán)境影響及對策20結 論21參 考 文 獻22致 謝23附 錄

3、241.1.1噴漆原理 用熔融金屬的高速粒子流噴在基體表面，以產(chǎn)生覆層的材料保護技術。金屬噴涂主要用于機械的修復、提高零件的耐磨性、改善零件的摩擦性和增強零件抵抗強化學介質的腐蝕性能。噴漆過程：工作時靜電噴涂的噴槍或噴、噴杯部分接負極，工件接正極并接地，在高壓靜電發(fā)生器的高電壓作用下，噴槍（或噴盤、噴杯）的端部與工件之間就形成一個靜電場。涂料微粒所受到的電場力與靜電場的電壓主和涂料微粒的帶電量成正比，而與噴槍和工件間的距離成反比，當電壓足夠高時，噴槍端部附近區(qū)域形成空氣電離區(qū)，空氣激烈地離子化和發(fā)熱，使噴槍端部銳邊或極針周圍形成一個暗紅色的暈圈，在黑暗中能明顯看見，這時空氣產(chǎn)生強烈的電暈放電。

4、涂料中的成膜物即樹脂和顏料等大多數(shù)是由高分子有機化合物組成，多成為導電的電介質，溶劑形涂料除成膜物外還有有機溶劑、助溶劑、固化劑、靜電稀釋劑、及其他各類添加劑等物質。這類溶劑性物質除了苯、二甲苯、溶劑汽油等，大多是極性物質，電阻率較低，有一定的導電能力，它們能提高涂料的帶電性能。電介質的分子結構可分為極性分子和非極性分子二種。極性分子組成的電介質在受外加電場作用時，顯示出電性；非極性分子組成的電介質在外加電場作用下，顯示電極性，從而對外來的導性電荷產(chǎn)生親合力，使電介質在外加電場中其外表面能局部帶電。涂料經(jīng)噴嘴霧化后噴出，被霧化的涂料微粒通過槍口的極針或噴盤、噴杯的邊緣時因接觸而帶電，當經(jīng)過電暈

5、放電所產(chǎn)生的氣體電離區(qū)時，將再一次增加其表面電荷密度。這些帶負電荷的涂料微粒的靜電場作用下，向導極性的工件表面運動，并被沉積在工件表面上形成均勻的涂膜。 1、噴漆工藝 （1）表面預處理。主要是脫脂、除銹，其方法與涂液態(tài)漆的預處理相同。 （2）刮膩子。根據(jù)工件缺陷程度涂刮導電膩子，干燥后用砂紙磨平滑，即可進行下道工序。 （3）保護（也稱蔽覆）。工件上若某些部位不要求有涂層，在預熱前可采用保護膠等掩蓋起來，以避免噴上涂料。 （4）預熱。一般可不需預熱。如果要求涂層較厚，可將工件預熱至18020，這樣可以增加涂層厚度。 （5）噴涂。在高壓靜電場下，將噴粉槍接負極，工件接地（正極）構成回路，粉末借助壓

6、縮空氣由噴槍噴出即帶有負電荷，按異性相吸原理噴涂到工件上。 （6）固化。噴涂后的工件，送入180200的烘房內(nèi)加熱，使粉末固化。 （7）清理。涂層固化后，取下保護物，修平毛刺。 （8）檢驗。檢查工件涂層，凡有漏噴、碰傷、針氣泡等缺陷的，都應返工重噴。 （9）缺陷處理。對被檢出的有漏噴、針孔、碰傷、氣泡等缺陷的工件，進行返修或重噴。 2、應用 噴涂的金屬材料應用最多的是鋅、鋁和鋁鋅合金，主要用以保護鋼鐵的大型結構件。噴涂鋁比噴涂鋅更適用于在惡劣的工業(yè)氣氛和海洋大氣中工作的構件，同時還具有耐磨、抗高溫氧化和抗含硫化合物氣體腐蝕的性能。通常要求氣壓高，漆粒細，速度快。但氣壓過高，則會破壞電力的作用。

7、應根據(jù)所用油漆涂料品種、涂裝現(xiàn)場和待涂工件等的不同，而選擇相適應的漆壓和氣壓。若涂料中含有較高重質顏料，可采用較高的漆壓和氣壓；反之，則可降低漆壓和氣壓。一般情況下，輸漆壓力為0.120.24 MPa，霧化氣壓為0.150.20 MPa。噴涂的基體受熱一般不超過 200 ，覆層與基體間的附著力可高達 7 兆帕。噴涂后零件的表面粗糙度可降到Ra1.25 微米，加工后可達到Ra 0.160.04 微米。但電弧法噴出的涂層表面較差，經(jīng)加工后可達到一般精度工件的水平 。3、常用的噴涂設備常用的噴涂設備有：電弧噴槍。適用于金屬線材噴涂?；鹧鎳姌?。適用于金屬線材以及金屬陶瓷和難熔氧化物噴涂。等離子弧噴槍

8、。適用于各類粉末的噴涂。爆涂設備。適用于金屬、特別是金屬陶瓷和難熔氧化物噴涂。為保證獲得經(jīng)濟而優(yōu)質的金屬噴涂層，除適當選擇噴涂方法和噴涂材料外，還必須進行噴前處理（如噴粒處理、噴結合性涂層等）和噴后處理（如封閉處理、精加工等）。4、噴漆廢氣成分1.2 設計目的設計一套以生物法為主體的處理工藝，對噴漆線產(chǎn)生的含苯系化合物有機氣體進行凈化生物法的實質是利用有孔的、潮濕的介質上聚的活性微生物的生命活動，將廢氣中的有害物質轉為簡單的無機物(如CO2和H2O)或組成自身細胞。一般認為生物法凈化有機廢氣需經(jīng)歷三個步驟：機廢氣成分首先同水接觸并溶于水中(即由氣相擴進入液相)；溶解于液相中的有機成分在濃度差推

9、動下，進一步擴散至介質周圍的生物膜,進而被其中的微生物捕捉并吸收；進入微生體內(nèi)的有機污染物在其自身的代謝過程中作為能源營養(yǎng)物質被分解，經(jīng)生物化學反應最終轉化為無害化合物(如CO2和H2O)。 廢氣生物處理的基本形式根據(jù)性質不同可分為生物洗滌（生物洗滌器內(nèi)是液態(tài)介質），生物濾過（采用的是固態(tài)介質）。生物濾過又可分為生物濾池和生物滴濾池。兩種最常用的生物處理系統(tǒng)是生物濾池和生物滴濾池。生物濾池的最初形式是通過挖掘溝渠,在溝中放置空氣布水系統(tǒng)，再用滲透性土壤填埋溝渠建成的但是土粒之間的小孔尺寸會帶來堵塞問題,只有少量的這樣的系統(tǒng)存在著。現(xiàn)在大多數(shù)的生物濾池用木片或肥料填充。廢氣通過配水系統(tǒng)進入濾池底

10、部，然后穿過有孔的嵌在礫石中的塑料管排出放置在礫石層上的填料通常為一層，大約為1m厚，如果再厚的話，將要使填料受到壓擠而變形。采用噴淋系統(tǒng)來保持填料潮濕，當下雨和噴淋量大的時候，用排放系統(tǒng)來排出多余的水。這種生物濾池在運行之前要求對填料進行篩濾來控制孔隙尺寸，這樣可以保證填料具有較大的孔隙并減少水頭損失。用肥料做填料時，填料上活性環(huán)境使多種的微生物立即開始起作用降解的過程中填料提供營養(yǎng)物質。較低的水頭損失和理想的活性環(huán)境意味著生物濾池可以做得小一些。生物法凈化處理低濃度工業(yè)廢氣技術在國內(nèi)的推廣應用，將會從減輕低濃度工業(yè)廢氣污染、減少異味廢氣擾民事件、減少企業(yè)排污負荷、城市人居環(huán)境保護以及形成相

11、關環(huán)保產(chǎn)業(yè)等方面，產(chǎn)生明顯的環(huán)境效益和社會效益以及一定的經(jīng)濟效益。同時，隨著該技術的產(chǎn)業(yè)化推廣應用，則有望形成相關環(huán)保產(chǎn)業(yè)，并帶動環(huán)保設備、工業(yè)微生物、機械制造、工業(yè)過程電子自動控制等相關行業(yè)的發(fā)展。城市頻繁發(fā)生的光化學煙霧， 1966 年美國洛杉磯的光化學煙霧均對人類健康造成危害。近幾年各國已逐漸重視VOC 的危險性。西方發(fā)達國家均已頒布法令，對有機物的排放進行控制。1990 年美國通過了清潔空氣法案修正案，擴大了控制污染物的范圍，提高了廢氣排放標準，將工業(yè)排放的189 種排放物列為毒性空氣污染物，其中大多數(shù)為VOC。我國的中華人民共和國大氣污染物綜合排放標準( GB16297 - 1996

12、) ，規(guī)定了33 種大氣污染物的排放標準， 其中就有涂料行業(yè)大量使用的“三苯”。在此標準中，雖然僅規(guī)定13 種有機物的濃度限定值， 但制訂其它VOC 排放標準只是時間問題， 如北京現(xiàn)已經(jīng)開始控制汽車排放的尾氣。所以涂料噴烤漆行業(yè)治理有機廢氣的問題已提到議事日程上來。2 設計依據(jù)2.1廢氣中所含污染物種類、濃度及溫度2.2 設計規(guī)模59000表2.1 GB16297-1996中甲苯的二級排放標準序號污染物最高允許排放濃度，mg/m3最高允許排放速率，kg/h排氣筒高度，m二級標準1甲苯40152.5204.53012中國建筑工業(yè)出版社 孫一堅 采用可編程邏輯控制器(PLC)系統(tǒng)的自動控制，以實現(xiàn)

13、治理系統(tǒng)的操作最優(yōu)化，降低運行費用，增加設備運行的可靠性。3 工藝設計3.1 設計原則 1.嚴格執(zhí)行國家環(huán)境保護有關法規(guī)，按規(guī)定的排放標準，使處理后的廢氣各項指標達到且優(yōu)于標準指標，執(zhí)行。 2.采用先進、合理、成熟、可靠的處理工藝，并具有顯著的環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟效益。 3.工藝設計與設備選型能夠在生產(chǎn)運行過程中具有較大的靈活性和調節(jié)余地，確保達標排放。 4.在運行過程中，便于操作管理、便于維修、節(jié)省動力消耗和運行費用。3.2 噴漆生產(chǎn)線工藝3.2.1工藝介紹 本噴漆生產(chǎn)線采用全自動控制，主要產(chǎn)污流程為：底漆正面噴漆室；底漆背面噴漆室；底漆流平室和油漆烘干爐。本設計主要針對油漆烘干爐，烘干

14、廢氣催化燃燒后的尾氣凈化減排設計。3.2.2工藝流程圖3.1 噴漆工藝流程上件預脫脂60（60s）脫脂55（120s）水洗1（30s）水洗2（30s）磷化（常溫 150s）水洗3（30s）水洗4（30s）表調（30s）烘干（140，10min）底漆正面噴涂噴粉底漆背面噴涂烘干（210，20min）流平（10min）面漆正面噴涂流平干燥（10min）烘干（180，20min）下件下件3.3.場地面積： 廠房凈高9.3 m。3.4.附加設備： 除油裝置（預脫脂），磷化高位槽，自動加料裝置，磷化廢水收集槽（帶轉移泵），廢水收集池（帶轉移泵），車間內(nèi)排污管道。4 廢氣處理方法選擇。 表4.1生物技術優(yōu)

15、點缺點生物洗滌床中等投資；能處理含顆粒物的廢氣；相對小的占地面積；能適應各種負荷；技術非常成熟。運行費用昂貴；大量沉淀時性能下降；復雜的化學進料系統(tǒng)；不能去除大部分的VOCs；需要有毒或危險的化學物質。生物過濾床簡單、成本低；投資和運行費用低有效去除低濃度；低壓降；有較強的抗沖擊負荷能力。占地面積大；每隔1 25年需要更換填料；不適宜高 宦的廢氣；有時濕度和 難以控制；顆粒物質會堵塞濾床。生物滴濾床簡單、成本低；中等投資、運行費用低；去除效率高；建造和操作比生物過濾床復雜；營養(yǎng)物添加過量時會產(chǎn)生有效去除產(chǎn)酸的污染物；大量微生物造成堵塞；低壓降。適宜處理產(chǎn)酸或產(chǎn)堿的有害物質。4.2生物土壤氣體處

16、理系統(tǒng)工藝結構4.2.1生物濾床的組成及其凈化原理 1. 生物濾床的組成 一般來講，生物濾床由土壤基質、布氣系統(tǒng)、加濕系統(tǒng)、基質內(nèi)生物群落、表面植物等幾部分組成。生物濾床的主體是一個有一定面積和底部坡度的洼地，底層鋪防滲膜；臭氣布氣管道和排水管道（多余的水分必須能夠很容易地從土壤生物濾床排走以防止厭氧條件的形成，排出的水返回污水處理系統(tǒng)）布于防滲膜上，布氣管道堆有100-150 mm厚的卵石，以防布氣管道堵塞；布氣管道之上為由土壤、木塊、煤渣、樹皮碎塊、泥炭塊堆肥或脫水污泥等材料組合而成土壤基質；床體表層種植耐污植物；同時加濕系統(tǒng)亦布置于床體頂部，以自來水作為水源，一方面保持床體的濕度，另一方

17、面為床體內(nèi)微生物的生長補充營養(yǎng)。2. 凈化機理 生物濾床除臭工藝是將氣體收集并加濕后通過管道輸入生物濾床底部并使其擴散于土壤內(nèi)，臭氣中多種污染成分溶于水后吸附于土壤顆粒表面。經(jīng)過一段時間在土壤顆粒表面可逐漸培養(yǎng)出針對致臭物質的微生物，并可不斷將致臭物質分解，完成脫臭。 3. 工藝特點 生物濾床除臭工藝與其它工藝相比，具有以下顯著特點：是一個自然的過程，無需化學藥劑，費用低；設置靈活，在一個污水廠中可集中設置一個生物濾床，也可在產(chǎn)生臭氣的構筑物附近就地收集臭氣、就地處理；結構簡單，便于施工，處理構筑物少；處理設施全部采用地下式，不影響地面綠化和地面景觀；設備需求少，操作管理簡單，維護費用極低；對

18、場地要求不高，洼地或構筑物間綠地即可滿足要求；無二次污染；生物濾床處理后的空氣被低速排放到寬闊地域，因此提高了被處理氣體在地平線上的擴散和稀釋。煙囪排放時速雖然很快，但必須依賴于強風驅散被處理的氣體；抗沖擊負荷能力強；土壤生物過濾法去除污染物的范圍廣。作為一種生態(tài)系統(tǒng)，微生物容易適應輸入氣體流，所以它們能夠有效地去除臭氣污染物，還能夠去除沒有臭味的甲烷等氣體。 4.2.2 影響因素 1. 土壤基質 生物濾床的土壤基質（又稱填料、組合填料）所采用的材料主要為地表肥沃土特別是腐植土，在其中添加比表面積大的其他透氣媒介物（如木塊、煤渣、樹皮碎塊、泥炭塊堆肥或脫水污泥等），使基質具備如下條件：允許生長

19、的微生物種類多、供微生物生長的表面積大、營養(yǎng)成分合理、孔隙度合理（以利于水分的下滲以及空氣和臭氣的流通）、吸水性和吸附性好、自身無異味、經(jīng)濟耐用。另外，生物濾床系統(tǒng)長期使用后有毒物質會不斷積累，發(fā)生酸化，并影響微生物生長，一般在基質中加入石灰石，以提高床體對pH值的緩沖能力，石灰石的投加比例為1%（G/G）。土壤基質除了為微生物和表層植物提供生長介質，還可通過吸附、過濾、化學反應等作用可直接去除臭氣中的污染成分。Bohn4研究發(fā)現(xiàn)每克生物濾床基質（主要為堆肥）中的生物量近似為10億，隨著不同的基質組成而有一定的變化?；|厚度一般為0.5-1.0 m，較大的基質厚度可以減少床體占地面積但增加了臭

20、氣通過時的壓力損失。臭氣通過床體的壓力損失隨著氣流速度的增大和基質顆粒粒徑的減小而增大。Yang7發(fā)現(xiàn)當床內(nèi)基質顆粒粒徑在1-12 mm，氣流速度從0增至0.3 ms-1時，床內(nèi)壓力損失從0增至35 kPam-1，二者線性相關。另外、孔隙度也是一個影響基質壓力損失的重要因素；對于以土壤為主要基質的一般為40-50%，以堆肥為主要基質的為50-80%。在實際設計中，一般使臭氣通過速度以0.1-1.0 m/min為宜。 2. 濕度 對于生物濾床的運行來說，由于臭氣中污染物質要先被液相吸收并被微生物氧化，所以要求保持臭味物質有一定的濕度。生物濾床濕度太低則水溶性惡臭成分難以及時進入液相，且造成填料易

21、干燥，降低床內(nèi)生物活性，既影響了整體除臭效率，又使得代謝產(chǎn)物不易排出濾池。但是，當生物濾池的濕度過高時傳質效率也會受到影響，且因氣體穿過阻力增大還可能造成局部厭氧而影響除臭效率。影響濾池濕度的因素多且關系復雜，造成對濕度的控制具有相當?shù)碾y度。Pinnette8等認為，影響濾池濕度的因素包括加濕系統(tǒng)、生物新陳代謝產(chǎn)生的熱量、陽光輻射、輻射熱轉移、傳導熱轉移、降雨等。Williams and Miller5指出床體的濕度根據(jù)基質材料的不同，宜保持在20-60%。如果床體濕度過低不僅濕床內(nèi)生物活性降低，亦會造成臭氣短流，進一步影響除臭效果。Yang等7亦發(fā)現(xiàn)當以堆肥和污泥構成的基質的床內(nèi)含水率高于3

22、0%（G/G）時，含水率的變化對臭氣中H2S的去除基本無影響，而當含水率低于30%時，去除率直線下降。生物濾床保持濕度的方法一般為直接淋洗濾床或對進氣加濕。 3. pH值 生物濾床中生物體的新陳代謝與pH密切相關。研究發(fā)現(xiàn)，許多微生物僅在一定的pH范圍內(nèi)才能生長，并且絕大多數(shù)微生物生長最適pH均在中性范圍內(nèi)。Yang7等研究了臭氣中H2S的去除效率與pH的關系，發(fā)現(xiàn)當pH低于3.2時，去除效率顯著下降，而在較高pH時，其去除效率基本與pH無關。而臭氣中污染成分在生物凈化過程中，含氯有機物、H2S的氧化分解產(chǎn)生鹽酸、硫酸等酸性物質以及有機物質分解產(chǎn)生的二氧化碳均會導致生物濾床中的pH下降，影響微

23、生物的生化作用。Yang7等亦研究了生物濾床中pH變化，通過32天的反應，生物濾床的pH從最初的8降至2.5。Brennan9等亦介紹了這種下降趨勢，他們發(fā)現(xiàn)如果不采取措施經(jīng)過3周時間的反應，pH從6.5-7.0下降到3.6-4.8，經(jīng)過6個月后，pH下降至2以下。Kapahi9等建議通過向生物濾床基質中碎貝殼、石灰石等物質可以使床內(nèi)保持較穩(wěn)定pH范圍，亦可通過在生物濾池的濾料上噴灑pH值緩沖劑來穩(wěn)定pH值。 4. 溫度 較低的溫度有利于臭氣中污染成分被基質表面生物膜吸收，但會影響微生物的生長；而在較高的溫度下恰恰相反。床溫的控制一般通過調節(jié)臭氣溫度來實現(xiàn)。Knauf11等發(fā)現(xiàn)在較高的溫度下臭

24、氣的去除效率明顯下降；對于以堆肥為主要成分的生物濾床，當溫度從40升至55時，去除效率卻從95%降至85%；而對于以木塊為主的生物濾床，當溫度從35升至50時，去除效率卻從80%降至70%。Yang12等也發(fā)現(xiàn)在25-50范圍內(nèi)，床內(nèi)硫化氫氧化細菌具有較穩(wěn)定的去除效果，而在這一溫度范圍外，去除效果明顯下降。生物濾床的最佳溫度為(20-37)，但在565范圍內(nèi)生物濾床都可正常運行；由于污染物質在生物氧化過程中均會釋放出一定熱量，從而使生物濾床能保持較高的溫度8；因此一般情況下，可以不考慮對床體進行加溫。 5. 設計負荷 合理的設計負荷有利于降低生物濾床系統(tǒng)投資，保持運行的穩(wěn)定性。文獻顯示12-1

25、5，生物濾床處理城市污水處理廠臭氣的濾料表面負荷一般為30-250 m3(m2h)。下表所示為國內(nèi)外部分污水處理廠除臭系統(tǒng)設計負荷。 表4.2國內(nèi)外污水處理廠生物濾床除臭工藝負荷項目設計負荷/m3m-2h-1去除率/%基質組成Lueneburg污水廠32-9399堆肥、樹葉、灌木樹枝廣州市獵德污水廠20095混合肥料，聚苯乙烯膠球體、碳、活性炭，沸石和有機物料水灣污水廠73.599樹皮，土壤，泥炭塊，肥料Tamarac污水廠147.698堆肥、木塊Wesstborough污水廠122.494堆肥、木塊6. 臭氣停留時間 臭氣在生物濾床中的停留時間直接影響了其處理效果。停留時間過短，臭氣中污染成

26、分還未充分被生物膜吸收，就被排除床體，無法使最大量的臭氣被降解轉化；如果停留時間過長，則會使床體體積過大，增加投資。因此在生物濾床的設計時有必要確定合理的停留時間。文獻介紹3,4,7，以去除肉食加工廠廢氣為主的生物濾床停留時間為15s；以去除三氯酚為主的生物濾床停留時間為3h；以去除H2S為主的生物濾床停留時間為23s。針對催化燃燒后產(chǎn)生的廢氣，參照了國外部分污水處理廠生物除臭裝置停留時間，認為該廢氣除臭生物濾床停留時間一般為2-8.5min。5 工藝系統(tǒng)說明 凈化工藝是將含有低濃度工業(yè)廢氣收集后通過管道輸入改性土壤填料， 廢氣中的有害成分在改性土壤填料中被生物群落吸附和轉化， 完成凈化。 生

27、物濾床表面可天然生長或人工栽植花草, 形成良好的環(huán)境效果。 近年來, 生物濾床凈化工藝以其工藝相對成熟、基建費用低、管理方便、運行穩(wěn)定且處理效果好在實際應用中取得了不斷的發(fā)展， 已成為工業(yè)生產(chǎn)工具中低濃度工業(yè)廢氣處理的主流工藝。5.1工藝流程 烘漆廢氣首先由收集裝置收集，進入噴漆線自帶的催化燃燒裝置，再經(jīng)催化燃燒裝置處理后排出，本設計是以催化燃燒出來的氣體為進氣，所以廢氣組成成份甲苯為主及少量二甲苯、苯等。5.2生物濾床基本結構 生物濾床工藝主要由下列部分構成17。 1.臭氣收集和輸送系統(tǒng)。由臭氣集氣罩、臭氣輸送管網(wǎng)、引風機和臭氣濾網(wǎng)等組成。 2. 床內(nèi)氣體分布系統(tǒng)和擴散系統(tǒng)。由配氣管網(wǎng)、布氣

28、管網(wǎng)、散水管網(wǎng)、集水管網(wǎng)及滲濾集水池組成。 3.改性土壤凈化系統(tǒng)。根據(jù)進出臭氣指標配比改性土壤填料選擇一定形式的過濾器、提升設備及加氯設備。 4.加濕系統(tǒng)。由供水管道、噴頭組成及配套加壓設備組成。 5.排水系統(tǒng)。一般采用盲溝或無釉陶管排水。 6.塑料薄膜防滲層。一是防止床內(nèi)污水滲出污染地下水，二是防止地下水滲入影響床體的穩(wěn)定運行。圖4.1生物濾床基本結構示意6 主要設備設計6.1 主要設計參數(shù) 根據(jù)催化燃燒對甲苯的去除率為95%，燃燒后的主要污染物為甲苯 二甲苯及少量苯。主要設計參數(shù)及要求的處理效果見表6-1。表6-1主要設計參數(shù)及要求處理效果污染物通風量處理前處理后甲苯59000 m3/h9

29、0 mg/m340 mg/m36.2 主要設備6.2.1床體設計 催化燃燒后氣體中的污染成分在生物濾床中的去除主要分為三個階段： 被床層中的水分吸收； 被改性土壤吸收； 生物降解。 生物濾床的除臭效果受進氣濃度、改性土壤組成、微生物特性及床層結構等因素影響。 Dennis Mc Nevin 推導出了生物濾床的設計公式1： 式中，C in為進氣污染成分濃度(mg/m3) ；Cout為污染成分的排放標準(mg/m3 ) ； 為零級生物降解速率常數(shù)(mg/m3*h- 1 )；為生物濾床中孔隙度(m3 /m3) ；A為生物濾床表面積(m2) ；Z為生物濾床高度(m )；Fg為臭氣量(m3h ) ；N

30、s為生物濾床表面負荷(m3/m2*h- 1)。與床內(nèi)生物量密切相關，一般取1 000 20000 mg/m3*h- 1之間8，10；與床內(nèi)填料種類和填充配比相關，一般在0.10 0.35 m3 /m3之間。為了減少臭氣輸送系統(tǒng)動力消耗，床層高度Z也不宜過深，一般取0. 8 1 m 之間。由此，根據(jù)上式可以計算出N s，進而得出表面積A，確定生物濾床的尺寸。 以甲苯數(shù)據(jù)為標準計算 Cin=90 mg/m3 Cout=40 mg/m3 =0.25 m3 /m3 =10000 mg/m3*h- 1 Z=1mN s=Z/()=10000*0.25*1/(90-40)=100 m3/m2*h- 1A=(

31、)/Z=59000*(90-40)/(10000*0.25*1)=1180m2 生物濾床根據(jù)企業(yè)實際閑置地狀況設定為成長60 m 寬20 m 面積S=1200 m2 生物濾床的高度由三部分組成：底部布氣層由多孔布氣管和卵石透氣層組成，其高度為布氣管管徑加200 mm；改性土壤填料層由土壤和腐木塊、煤渣、脫水污泥、泥炭塊、樹皮及石灰石組合而成，層厚1000 mm；表層植物層土壤，層厚5 mm。6.2.2改性土壤填料的選用 改性土壤填料是土壤和腐木塊、煤渣、脫水污泥、泥炭塊、樹皮及石灰石組合而成。床內(nèi)改性土壤填料應具有以下特點2：填料應具有一定的孔隙率，以利于水分的下滲以及空氣和臭氣的流通；填料應

32、具有較高的比表面積，保證床內(nèi)具有較高的生物量。為此，對濾床填料進行配置：布氣層的填料一般采用粒徑為60100 mm 的礫石，分布于整個床寬；改性土壤填料層上生長的微生物承擔了物質轉換的任務，因為微生物生長需要足夠的有機養(yǎng)分，所以填料必須具有高的有機成分。利用改性土壤填料作為生物濾床中的主體介質處理臭氣中的污染成分，以粒徑30 mm左右腐木塊(泥炭塊) 及煤渣為主(占總體積的60% 左右)，既可避免土壤壓實，還能夠增加微生物反應的表面積，適應較大的污染物沖擊負荷。同時，在土壤中加入脫水污泥及樹皮(大約占總體積的10% )，含有各種微生物，還具有保持水分和養(yǎng)分的能力。生物濾床系統(tǒng)長期使用后，有毒物

33、質會不斷積累，發(fā)生酸化，影響微生物生長。應及時加入石灰，石灰石的投加比例為1% (質量比)，調整pH 值或更換介質。選用鈣含量2025g/kg 的混合土，以利于提高系統(tǒng)對酸的緩沖能力。表面植物層由土壤和碎石組成，碎石是為了保證足夠的通氣速率，廢氣通過速度以0. 31. 0 m3/min 為宜。由于表層土壤在浸水后會有一定的下沉，因此，床體頂面應略高于地面，防止雨水對系統(tǒng)的影響。 本設計采用床體頂面高于地面100 mm。布氣層的填料粒徑為80 mm的礫石； 改性土壤填料以粒徑30 mm 左右腐木塊(泥炭塊) 及煤渣為主并加有脫水污泥及樹皮；選用鈣含量25g/kg的混合土 廢氣通過速度以0. 3

34、m3/min，廢氣停留時間2.73 min。6.2.3其它設計問題 生物濾床的基本尺寸確定后，還需考慮如場地選擇、進氣系統(tǒng)的布置及自動控制等一些具體問題。 要使床內(nèi)微生物保持高的活性， 還必須為之創(chuàng)造一個良好的生存條件， 適宜的濕度和營養(yǎng)等。 1. 場地選擇。 應盡量選擇有一定自然坡度的洼地或利用價值不高的空閑場地，以減少土方工程量，利于排水，降低投資。為了降低臭氣輸送系統(tǒng)投資，一般應選擇靠近最大臭氣源。 本設計采用企業(yè)廠房旁的一塊空閑場地面積為1200m2 2.收集與布氣系統(tǒng)的布置。 烘干房廢氣經(jīng)催化燃燒，然后由風機送到生物濾床系統(tǒng)處理。風機選用玻璃鋼材質離心風機，一套風機系統(tǒng)配用，包括電機

35、、控制柜、防振墊、軸承座、風門及調節(jié)閥等。 送氣采用高密聚乙烯管，焊接連接。布氣管道采用有狹縫的高密聚乙烯波紋管，焊接連接，狹縫尺寸規(guī)格應符合系統(tǒng)布氣要求。為防止受紫外線的降解，管材樹脂中應均勻加入不少于2% 的碳黑加以保護。(1)風機的選定穿孔管安裝在距生物濾池池底0.2 m處，因此，風機所需壓力為P=(4.2-0.2+1.5)9.8=53.9 kPa根據(jù)催化燃燒爐的排氣量59000 m3/h，決定采用F47212No6A型玻璃鋼材質離心風機，該型空壓機風壓70kPa，風量450 m/min。450 m/min*60 min/h=27000 m3/h21000*3=81000 m3/h590

36、00 m3/h所以選用3臺這一型號的離心風機(2)管道選型根據(jù)氣體主要含甲苯，硫化氫，氨等酸堿等成分，送氣采用高密聚乙烯管，焊接連接。采用HDPE DN900干管根據(jù)系統(tǒng)布氣要求，布氣管道采用有狹縫的高密聚乙烯波紋管， 焊接連接。 采用HDPE DN150穿孔管 布氣管開孔孔徑0.5mm。 圖2 布氣干管開孔示意圖空氣管系統(tǒng)計算按附圖所示生物池平面圖布置空氣管道，設1根干管。在干管上每0.5m配1跟穿孔管。全曝氣池共設121條穿孔管。每根管的供氣量為：59000/121=487.6m/h每個穿氣孔間的距離按0.50 m計，則所需穿氣孔的總數(shù)為：121*20/0.50=4840個減去管兩端空位無

37、孔，本設計采用4819個穿氣孔，每個穿氣管上安設的穿氣孔的數(shù)目為：(20-0.5)/0.5=39每個空氣擴散器的配氣量為： 59000/4819=12.24 m/h選擇一條從鼓風機房開始的最遠最長的管路作為計算管路。用的總HDPE管長度D=10m+60m+121*20m=2490 m 3. 加濕系統(tǒng) 對于生物濾池的運行， 濕度可能是最重要的一個參數(shù)。很多情況下，生物濾池的問題均是由于忽視濕度的控制造成的。濕度太低則水溶性惡臭成分難以及時進入液相，且造成填料易干燥，既影響了整體除臭效率，又使得代謝產(chǎn)物不易排出濾床。當生物濾池的濕度過高時，傳質效率也會受到影響，且因氣體穿過阻力增大還可能造成局部厭

38、氧而影響除臭效率。影響濾池濕度的因素包括加濕系統(tǒng)、新陳代謝產(chǎn)生的熱量、陽光輻射、輻射熱轉移、傳導熱轉移及降雨等，尤其注意由于蒸發(fā)、蒸騰的失水量對夏季處理的影響。填料的含水率控制在10% 25%。 加濕系統(tǒng)有水噴霧系統(tǒng)和底部排水系統(tǒng)。水噴霧系統(tǒng)由控制閥、濾網(wǎng)、壓力水管和噴嘴組成。噴嘴安裝于風機管道和生物濾床表面，分別對臭氣和床體進行加濕。安裝于管道上的噴嘴為噴霧噴嘴，水源為自來水； 安裝于床體表面的噴嘴為常規(guī)灌溉噴嘴， 水源為引自該廠泵房出水管的污水(除加濕作用外，可為床體內(nèi)微生物補充營養(yǎng))。 排水系統(tǒng)，多余的水分必須能夠很容易地從生物濾床排出以防止厭氧條件的形成， 排出的水返回污水處理系統(tǒng)。水

39、噴霧系統(tǒng)采用FRP管道FRP管道總長D=2*20m+2*60m=160m設計使用的雨鳥1804噴頭和雨鳥1/2絞接每個噴頭的服務面積為20m21200 m2/ 20 m2=60(個) 4. 防滲層設計 為防止濾床系統(tǒng)因滲漏而造成地下水污染，要求在工程時盡量保持原土層，在原土層上設置防滲層。防滲層的設置方法有多種，如采用厚度為0.5 1.0 mm的高密度聚乙烯樹脂，或油毛氈密封鋪墊等。 本設計采用塑料薄膜防滲，厚度為 0.8 mm為防止床體填料尖角對薄膜的損壞， 施工時可在塑料薄膜上預鋪一層細砂。 5. 草皮的栽種。生物濾床系統(tǒng)設計在選擇植物物種時，可根據(jù)耐污性、生長適應能力、根系的發(fā)達程度經(jīng)濟

40、價值和美觀要求確定，也要考慮因地制宜。 6. 控制系統(tǒng)。床內(nèi)設甲苯自動檢測和報警裝置，將甲苯濃度控制在40 mg/m3 以下。 除臭裝置可根據(jù)甲苯的濃度調節(jié)抽風機的開啟臺數(shù)或風量，整套系統(tǒng)可自動運行。6.3 系統(tǒng)啟動與運行生物濾床臭氣處理系統(tǒng)的啟動一般要經(jīng)歷兩個階段：床內(nèi)生物馴化、表層植物復活階段；優(yōu)勢生物培養(yǎng)、處理效果良好的穩(wěn)定成熟階段。在啟動階段，一定的濕度和溫度條件下，向床內(nèi)送入低濃度臭氣，逐漸使床內(nèi)生物適應臭氣環(huán)境，使優(yōu)勢生物的量逐漸增加，促進生物對臭氣中污染成分的去除。當臭氣去除率達到并穩(wěn)定在85% 以上后，提高進氣臭氣濃度，直至達到設計要求。表層植物的復活通過在最初階段保持植物根系

41、的濕度和較高營養(yǎng)，一般經(jīng)過7 10 d，植物即可復活。 當系統(tǒng)進入穩(wěn)定成熟階段后， 系統(tǒng)處于動態(tài)平衡， 床內(nèi)生物量高， 除臭效果穩(wěn)定。 生物濾床系統(tǒng)從啟動到成熟一般需1 2 月時間。生物濾床作為一種新型生態(tài)廢氣處理技術，具有投資省、運行簡便且處理效果穩(wěn)定等諸多優(yōu)點，不失為我國處理工廠低濃度有機廢氣控制的優(yōu)選方案。 隨著近年來國內(nèi)外的研究和應用，包括去污機理和動力學模型等理論的進一步成熟，生物濾床必將成為我國臭氣控制的重要工藝而得到廣泛應用。6.3.1 主要設備表主要設備見表6-1。表6-1 主要設備表序號設備名稱型號或規(guī)格數(shù)量功率（kw）備注1離心引風機Q=21000m3/h330玻璃鋼質2生

42、物濾床60m*20m1包括活性填料3溫度測量系統(tǒng)64甲苯測量系統(tǒng)95管道及閥門16電控柜1PLC及強電7噴濕系統(tǒng)1其他輔助材料6.4 勞動定員設備運行每班1人：3班共3人；化驗計量工兼職1名；管理人員兼職1名。合計3人。7 投資估算見表7-1。表7.1 投資估算表序號設備名稱主要技術參數(shù)數(shù)量(套)價格(萬元)總價(萬元)備注1離心引風機Q=21000m3/h 33.510.5玻璃剛質材配套2生物濾床60m*20m12020建筑費用3管道及閥門各種規(guī)格18.008.00廢氣管路及自動閥、自來水水管及閥門4自控系統(tǒng)112.0012.00含PLC、工控機、儀表5其他輔助材料12.002.00工程總價

43、52.58 效益估算8.1環(huán)境效益 根據(jù)年生產(chǎn)250天、日工作14小時的生產(chǎn)能力估算，廢氣經(jīng)處理后，每年可減少向大氣環(huán)境排放有機物10325噸，環(huán)境效益顯著。8.2經(jīng)濟效益 涂層企業(yè)中甲苯用量按360 t/年計算，90%以上的甲苯在烘干時進入廢氣，本裝置的甲苯去除率在99%以上，則每年吸收的甲苯總量為：3600.90.99320.8 t/年。比起活性碳吸附甲苯價格按6000元/t計算，半年吸收比率為1：0.4回收帶來的經(jīng)濟效益：2320.8 t/年6000元/t/0.4=481.2萬元/年8.3運行費用 運行費用主要包括水、電費、人工費及設備折舊費，各項費用計算如下：1、水費噴淋水按一年六個月

44、更換計算，每天補充水量10m3，則水費為(10 m3/d125 d)1.50元/t=0.19萬元/年；2、電費30 kW14 h250 d0.80元/kWh30.75=18.9萬元/年；4、人工費人工工資15000元/年計，共計1.5萬元/年；6、設備折舊費主要設備使用壽命以10年計，年折舊費約2萬元/年；7、維修費以設備費的1%計，約0.5萬元/年；以上各項費用合計為23萬元/年。9工程的環(huán)境、社會、經(jīng)濟效益分析9.1 工程的環(huán)境效益 廢氣處理設施的建設是一項改善生態(tài)環(huán)境、保障人民身體健康、造福社會的重要工程，主要工程效益就是環(huán)境效益。 我國環(huán)境保護已成為一項基本國策，受到全社會的關注和重視

45、。廢氣處理工程是環(huán)境保護的重要措施之一，對國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展、改善當?shù)赝顿Y環(huán)境、吸引外資是極其重要的。廢氣設施建成，將會對周圍環(huán)境帶來非常積極的影響，降低了工廠周圍一定面積內(nèi)河流的污染程度，改善了周圍大氣環(huán)境，也減少了固體廢物的排放量，改善了周圍人們的生活環(huán)境。廢氣處理設備投產(chǎn)后，處理廢氣已達到排放標準，有利于保護環(huán)境。9. 2程的社會效益 1、設施建成將提高企業(yè)的生產(chǎn)水平，改善和提高環(huán)境質量水平，美化城市起到重要作用。 2、設施投產(chǎn)后，不僅解決了污染問題，更有利地保護了自然環(huán)境，同時安排就業(yè)，社會效益也十分顯著。 3、經(jīng)本工藝處理后的氣體，已經(jīng)完全達到國家關于排放廢氣的標準，可以直接排放。9.

46、 3程的經(jīng)濟效益 企業(yè)廢氣處理設施作為城市基礎建設的重要組成部分，本身并不產(chǎn)生直接的經(jīng)濟效益。其效益主要體現(xiàn)在環(huán)境效益和社會效益上。廢氣處理設施建設通過改善環(huán)境，提高環(huán)境質量水平，改善水質，避免和減輕污水排放對工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及國民經(jīng)濟發(fā)展所造成的經(jīng)濟損失等方面所產(chǎn)生的間接經(jīng)濟效益是巨大的。具體體現(xiàn)在：有利于改善投資環(huán)境、吸引外資、發(fā)展城市經(jīng)濟增加農(nóng)漁業(yè)的產(chǎn)量，提高農(nóng)副產(chǎn)品和工業(yè)產(chǎn)品的質量。10 環(huán)境保護10.1 施工過程中對環(huán)境影響及對策10.1.1 揚塵的影響 工程施工期間，挖掘的泥土通常堆放在施工現(xiàn)場，短則幾個星期，長則數(shù)月。堆土裸露干旱風致，以至車輛過往，滿天塵土，使大氣中懸浮顆粒物含量驟增

47、，施工揚塵使附近建筑物、植物等蒙上厚厚的一層塵土，使鄰近的居家蒙上一層泥土，給居住區(qū)環(huán)境帶來了污染。 為了減少工程揚塵對周圍環(huán)境的影響，建議施工中遇到連續(xù)的晴天又起風的情況下，對其土表面灑一些水。工程承包者應按照棄土處理要求，及時運走棄土。10.1.2 噪聲的影響 生物濾床施工期間的噪聲主要來自施工機械和建筑材料運輸，車輛馬達的轟鳴喇叭的喧鬧聲。特別是在晚間，施工的噪聲將產(chǎn)生嚴重的擾民問題，影響臨近居民的工作和休息。 為了減少施工對居民的影響，工程在距民舍200 m的區(qū)域內(nèi)不許在晚上十一時至次日上午六時內(nèi)施工，同時應在施工設備和方法中加以考慮，應盡量采用低噪音的措施，同時也可在工地周圍或居民住

48、的地區(qū)設立臨時的聲障裝置，以保證周圍居民的環(huán)境質量。10.1.3 生活垃圾的影響 工程施工時，施工人員的食宿將會在工作區(qū)內(nèi)。這些臨時食宿的水電以及生活廢棄物如沒有做出妥善的安排，將會產(chǎn)生嚴重的后果，影響環(huán)境衛(wèi)生。7.1.4 對地下水的影響工程建設不會對地下承壓含水層的水流、水量以及水質等方面產(chǎn)生影響。10.2 項目建成后的環(huán)境影響及對策 廢氣處理設施本身是一個環(huán)境保護項目，它建成后將對改善地區(qū)環(huán)境和大氣產(chǎn)生很大的作用，但它作為一個濾床，也要有廢水排除，雖然數(shù)量不多，但也會對周圍環(huán)境產(chǎn)生一定的影響，為此也不容忽視。結 論通過對對廢氣處理設施構筑物生物濾床的設計得出，經(jīng)過處理后，出氣的污染物含量均

49、小于綜合排放指標，可以直接排放。同時作為一種新型的用于處理廢氣的技術，其優(yōu)點是顯而易見的。 通過上面的生化處理可使生活污水的污染大大降低，有利于大氣功能的恢復，更重要的是，廢氣經(jīng)過處理后對整個生態(tài)環(huán)境的污染大大地降低，不但能夠保護人民的身體健康，而且減少城市自來水廠的凈化處理成本。廢氣處理設施運行后，每年產(chǎn)生的干污泥含有大量有利于植物生長的肥分，將污泥作為農(nóng)作物或園林綠化用的肥料，除可獲得一定的增產(chǎn)效果外還可改良土壤結構。 建設這座廢氣處理設施不但能夠切實有效的保護大氣資源，并能夠促進大氣資源的可持續(xù)發(fā)展進而帶動經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展。參 考 文 獻1 Mc Nevin Dennis, Barfor

50、d John. Biofiltration as an odour abatement strategy J. Biochemical Engineering Journal,2000,(5)：231-242.2朱國營, 劉俊新。 污水處理廠的生物濾池除臭技術J。中國給水排水, 2003,19(8)：23-25.3 G Leson, AM Winer Biofiltration： an innovative air pollution control technology for VOC emissionsJ. J Air Waste Manage Assoc,1991,41 (8)：10451054.4 H. Bohn, Consider biofiltration for decontaminating gasesJ. Chem. Eng. Progress, 1992,88 (4)： 3440.5 T.O. Williams, F.C. Miller