活性炭吸附工艺在工业有机废气治理中的应用
随着我国工业企业的发展,环保问题也日益突出。上世纪的环保治理焦点比较着重于污水排放,但随着大气环境污染日益加剧,雾霾等现象已严重影响人们的日常生活,工业废气乱排放问题逐渐受到重视,大气污染治理任务亦更加艰巨。
工业生产中会产生各种有机废气,主要包括各种烃类、醇类、醛类、酮类和胺类等。这些废气的来源十分广泛,其中一些化学行业石化、有机合成反应设备排气、印刷行业印墨中有机溶剂,机械行业机械喷漆,金属制品产生的气味,汽车行业汽车的喷漆、干燥炉铸件生产设备排气,五金、家私厂喷涂设备排气等。
有机的废气对人体的危害是多方面的,不同行业的有机物废气的毒性也是各不相同的,其中工业废气中10种常见有机的废气对人体的危害主要表现为:苯类的有机物多损害人的中枢神经,会造成神经系统的障碍,当苯蒸气的浓度过高时(空气中含量达2%),可以引起致死性急性的中毒。多环芳烃的有机物有强烈的致癌性。苯酸类的有机物能使细胞的蛋白质发生变形或凝固,致使全身中毒。发生腈类的有机物中毒时,可引起呼吸困难、严重窒息、甚至意识的丧失直至死亡。有机物的硝基苯影响神经系统、血相和肝、脾器官功能,皮肤的大面积吸收可以致人死亡。芳香胺类的有机物致癌,二苯胺、联苯胺等进入人体可以造成缺氧的症状。有机的氮化合物可致癌。有机磷的化合物降低血液中胆碱脂酶的活性,使神经系统发生功能的障碍。有机硫化合物中,低浓度的硫醇可引起不适,高浓度的可致人死亡。
含氧有机的化合物中,吸入高浓度的环氧乙烷可致人死亡;丙烯醛对粘膜有强烈的刺激性;戊醇可以起头痛、呕吐、腹泻等。
废气处理工艺中的常用活性炭为颗粒状或蜂窝状。由于活性炭具有多孔隙结构,表面积大,因此当气体通过活性炭时,与其充分接触,则污染物质被截留在孔隙当中,从而达到净化气体的目的。衡量活性炭吸附能力的指标之一是碘值,碘值越大则吸附能力越强,处理效果越好。
实际的废气治理过程中,单一的活性炭吸附工艺会造成活性炭饱和速度过快,处理效果不稳定。因此大多数情况下都是与其他处理工艺组合使用。
水喷淋+干式过滤器+活性炭吸附+催化燃烧
此工艺多用于喷漆、烘漆VOCs废气,主要污染物为苯、甲苯与二甲苯、总VOCs。
含有机物的废气经风机的作用,首先经过水喷淋将大部分漆雾去除后进入干式过滤器,干式过滤器一方面可以去除气体中的水分,另一方面可以进一步拦截部分颗粒物,保护后续活性炭处理设施。预处理后的气体进入活性炭吸附箱,通过吸附作用,有机物质被截留在其内部,处理达标的气体经烟囱高空排放。
运行一段时间后,活性炭达到饱和状态,吸附作用失效,此时有机物已被浓缩在活性炭内。按照PLC自动控制程序,催化氧化设备自动升温将热空气通过风机送入活性炭床使碳层升温将有机物从活性炭中“蒸”出,脱附出来的废气属于高浓度、小风量、高温度的有机废气。该部分气体进入催化燃烧室,在催化剂作用下燃烧后彻底净化,完成脱附过程。再通过热交换器将净化后的气体降温,最后经风机引高空排放。
为了保证处理流程的连续性,该工艺中活性炭箱一般采用一用一备,当其中一个炭箱处于脱附状态时,另外一个处于吸附状态,通过控制程序自动切换,交替使用。值得注意的是,脱附过程中要严格按照操作规范进行,注意控制燃烧温度,避免因操作不当导致火灾或爆炸事故。
该工艺特点为:
⑴有机废气具有起燃温度低的特点,因此不需要大量的能耗。而且当催化燃烧达到一定的起燃温度后,依靠自身热量便可以满足要求,不再需要外界提供热源;
⑵应用的范围比较广泛,对多种成分的废气都具有良好的处理效果;
⑶处理效率与其他工艺相比较高,净化效率可以达到95%
最终产物为二氧化碳和水,没有二次污染物产生;且由于燃烧温度低,能大量减少NOX的生成,因此也大大减少了二次污染;
⑷活性炭可重复使用,延长换炭周期,即减少危险废物的产生量,对改善大气环境具有重要意义;
⑸自动化程度高,操作简单方便,运行安全稳定,有效减少了污染物对环境的影响。
总之,活性炭吸附工艺是一种传统的治理工艺,其因为投资小、处理效果稳定而被广泛应用。在使用过程当中需要注意的是废旧活性炭属于危险固体废物,应交由有资质的第三方公司回收处理。有机废气处理的治理工艺还有很多种,应从使用的实际情况出发,选用合理的工艺,以保证有良好的处理效果。