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1、工业废气净化技术彭芬(凯天环保科技股份有限公司，湖南 长沙 410100；工业生产环境技术湖南省重点实验室，湖南 长沙 410100)摘 要：随着经济的快速发展，环境问题也日益严峻，近几年雾霾的严重化让大家意识 到废气治理的重要性。社会各界也在不断地研究并探讨废气治理的新技术、新工艺、新设备 以求达到更好的治理效果。工业废气排放源及成分复杂多样，相应的治理技术也呈现多样化 发展。本文概述了常用的工业废气治理技术，在此基础上进行了对比和初步分析，最后对废 气净化技术做出了展望。关键词：工业废气 净化Overview of Industrial Waste Gas Treatment Techno
2、logyFen Peng(Kaitian Environmental Technology Co.,Ltd, Changsha Hunan 410100; Hunan KeyLaboratory of Industrial Production Environmental Technology Cooperation,Changsha Hunan 410100)Abstract: With the rapid development of economy, increasingly severity of environmental problems, especially, haze in
3、recent years, people realize the importance of waste gas treatment. The public study and exploration constantly new technology and equipment of the exhaust gas treatment in order to achieve better control effect.As the emission source and composition of industrial waste gas is complicated, and the c
4、orresponding control technology is also diversified . This paper summarizes the common industrial waste gas treatment technology, and makes contrast and the preliminary analysis. Finally, the paper makes prospects for waste gas treatment technology.Keywords: Industrial waste gas, Treatment1 关于废气工业废气
5、一般包括有机废气和无机废气。有机废气，一般主要包括各种烃类、 醇类、醛类、酸类、酮类和胺类等，常用的处理方法有冷凝法、吸附法、吸收法、 催化燃烧法等；无机废气，一般主要包括硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、卤素 及其化合物等，常用的处理方法有喷淋法和洗涤法等。下面分别予以介绍。1.1 有机废气1.1.1 VOCs 的定义挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds , VOCs)是指在20C条件 下，蒸汽压大于或等于O.OlkPa，或者特定适用条件下具有相应挥发性的全部有 机化合物的统称，其主要成分为烃类、氧烃类、含卤烃类、氮烃及硫烃类、低沸 点的多环芳烃类等。1.1.2
6、 VOCs 的来源VOCs 排放源非常复杂，从大类上分，主要包括自然源和人为源，自然源主 要为植被排放、森林火灾、野生动物排放和湿地厌氧过程等，目前仍属于非人为 可控范围。VOCs主要人为源包括移动源和固定源，固定源中又包括生活源和工 业源等。1.1.3 VOCs 的危害大气细颗粒物PM2.5和低空臭氧O3是复合型大气污染的两种核心污染物。 大气污染尤其是由于细颗粒物 PM2.5 造成的大范围灰霾已经成为我国最突出的 环境问题之一。挥发性有机物 VOCs 不仅对人体健康具有严重的直接危害，同时 作为 PM2.5 的重要前体物和光化学烟雾的主要组成部分，对复合大气污染的形 成往往起着至关重要的作
7、用。针对工业生产过程中产生的 VOCs 进行治理净化， 提高和改善作业人员的工作环境，维护人体的身心健康，是一件关乎国计民生的 大事。1.2无机废气无机废气，一般主要包括硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、卤素及其化合物2 国内外发展国外对VOCs治理的关注早于国内，经过多年的发展其对于VOCs的认识和 治理技术的研发逐渐成熟，从开始的单一控制技术逐步过渡到联合控制技术。主 要治理技术有吸收法、吸附法、冷凝法、膜分离法、热力燃烧法、催化燃烧法、 等离子法、光催化氧化法、生物法以及上述技术的联合方法。目前针对 VOCs 治理的研究集中在新材料、新工艺领域，科研院所及科技型企业均在积极尝试。 据统计，生
8、物法以及催化燃烧法以各占 29%的比例共居于治理方法前两位，发展 前景较大。我国 VOCs 治理起步较晚，实际上是在“十二五”期间才开始重视 VOCs 的 污染控制问题，过去大气治理核心不在VOCs 上,因此研究基础相对薄弱，治理 技术也是参差不齐，常见的 VOCs 治理方法有冷凝回收法、吸附法、催化燃烧法、 蓄热催化氧化法、吸附-催化燃烧法等。3 常见的废气治理技术工业生产过程中所排放的废气种类多、成分复杂、性质差异大，针对不同的 废气情况有相应的治理方法，废气治理技术呈现多样化发展1。常见的废气治理 技术有两个方面，一是回收技术，二是销毁技术，下图为常见的废气治理技术路 线图：图1废气治理
9、技术廈r治理方武31回收技术311吸附处理技术吸附法是利用吸附剂对不同气体的选择吸附性能将废气分子吸附，从而达到 净化的目的。吸附法的关键在于吸附剂的选择。吸附剂要具有密集的细孔结构、 内表面积大、吸附性能好、化学性质稳定、耐酸碱、耐水、耐高温高压、对空气 阻力小。常用的吸附剂主要有活性炭、分子筛、柱状粘土、活性氧化铝、硅胶、 人工沸石等。但目前以活性炭和分子筛为主。312分子筛转轮吸附技术针对低浓度、大风量的工业有机废气，为了降低治理成本，通常采用吸附浓 缩技术使废气中的有机物浓缩后再进行燃烧或冷凝回收。在处理分子量较大、沸 点较高的有机废气或废气中含有较大分子的物质时，需要使用温度更高的热
10、空气对床层进行再生。由于采用活性炭材料作为吸附剂容易着火，安全性较差，一般 采用成型分子筛作为吸附剂。根据污染物浓度的不同，经过沸石转轮吸附浓缩后 污染物的浓缩倍数可达几倍到几十倍，浓缩后的废气可以根据需要进行冷凝回收 或燃烧处理3。图2分子筛转轮吸附技术313冷凝法冷凝法的原理是将VOCs废气冷却到低于露点温度，使有机物冷凝成液滴， 因而从气体中分离出来。适用于高沸点和高浓度VOCs的回收，尤其是适用于处 理有害物组分单一的废气。当有害物含量较高时，也可作为燃烧与吸附净化的 预处理，以减轻后续净化装置的操作负担。314膜分离法膜分离法是在一定压力条件下，让含VOCs废气的气体通入到膜分离系统
11、， 然后膜选择性地让VOCs气体通过而被富集，剩余气体留在膜的未渗透侧，无危 害排放;而被富集的高浓度VOCs气体则可以采用冷凝回收法进行回收再利用。3.2销毁技术3.2.1吸收法吸收法是以液体为吸收剂，利用废气物与吸收液发生化学反应的原理，通过 洗涤吸收装置使废气中的有害成分被液体吸收，从而达到净化废气的目的。1端r图3化学洗涤法1 丫“E阳:2爭風机9去曾3.：10三通U 1.: 11； 曾12 0 13：13 .17 - 7 :-3.2.2燃烧法(1) 直接燃烧直接燃烧法是上世纪50、60年代广泛采用的方法，主要适用于处理高浓度 挥发性有机废气，其运行温度通常达到8001200C,工艺能
12、耗成本较高，且燃 烧尾气中容易出现二恶英、NOx等副产物，近年来已较少采用。x(2) 催化燃烧催化燃烧是典型的气-固相催化反应，其实质是活性氧参与的深度氧化作用。 借助催化剂可使有机废气在较低的起燃温度条件下，发生无焰燃烧。催化燃烧净 化是利用工业废气中污染物可以燃烧的特性，将污染物中含碳氢的化合物，在催 化剂和较低温度(250450C )下进行氧化分解，使其转化为二氧化碳与水蒸汽 7-8。(3) 蓄热式燃烧技术蓄热式燃烧技术交替切换流经蓄热体助燃介质或气体燃料与废气流向，使废 气与天然气混合后进行高效燃烧，以达到去除废气中有害挥发性有机化合物的目 的9。工作原理是把有机废气直接加热到800C
13、以上的高温，氧化分解。CnHm + (n + m4)O2 高点燃件 nCO2 + 2 H2O + 热量废气经蓄热填料预热后，温度达到反应所需的温度，进入燃烧室，被迅速的氧化成无毒的化合物二氧化碳和水蒸汽。当燃烧后生成的高温气体排出燃烧区 时，其热量被出口处的蓄热陶瓷填料吸收并储存起来，下一个循环中，气流逆流, 并不断循环，每个蓄热填料床都是在输入废气与排出处理的气体模式间交替转 换，切换时间一般为30120s。3.2.3生物法生物净化技术利用附着于多孔介质填料上的微生物在适宜的环境条件下，以 有机废气污染物作为增殖碳源和能源,通过新陈代谢过程将有机物分解为二氧化 碳和水等io-ii。生物净化技
14、术常见有三种工艺：生物滤池、生物滴滤、生物洗涤。三种工艺对应的特征分别如下表：表1三种生物净化工艺对比工艺流动相填料生物相生物滤塔气体活性填料（含营养）附着型生物滴滤塔气体和液体惰性填料附着型生物洗涤塔气体和液体无填料悬浮型3.2.4多微孔陶粒生物净化法利用微生物和生物酶的催化氧化作用，使废气中的有机恶臭分子分解氧化成 co2和h2o,从而有机恶臭废气得以净化。本生物治理装置分两级处理，第一级 为连续喷水，目的主要有：清洗废气中大颗粒粉尘，防止粉尘进入二级处理装置； 给废气加湿；可处理硫类废气降低废气酸碱PH值；第二级为间隙喷水，生物填 料分三层放置，增加气水接触面积，达到最佳处理效果。根据用
15、户情况也可设计 成多层。3.2.5 高能离子净化技术高能离子净化技术的核心为产生高能离子的发生器。在外加电场的作用下， 利用高速粒子的撞击，产生大量活性氧离子，通过打开废气分子内部的分子键并 转化为无害的小分子物质，同时催化氧化降解废气等恶臭物质，达到净化的目的 12。3.2.6 等离子体净化法 等离子体净化法的工作原理是：内外电极在高压状态下进行间隙放电，气体 被电离的过程。实际是电离空气产生臭氧，利用臭氧的强氧化性来进行废气处理 13-14。3.2.7 微波无极紫外灯净化法 通过微波无极紫外破坏废气分子结构，进而达到治理废气的目的15。3.2.8 光催化净化法光催化在光照下催化剂二氧化钛的表面形成电穴和游离电子，结合空气中的 水和氧气，发生氧化还原反应，表面形成强氧化性的氢氧自由基及超氧阴离子自 由基，能分解空气中的有害气体和部分无机化合物，达到净化的目的16。 3.2.9 超微细气泡技术超微细真空气泡是纳米级的水气泡，它使水分子的原子团变的更小，水分子 团始终进行着布朗运动不断地进行不规则冲撞。在布朗运动的同时，超微细气泡 沉降、破裂。在大量超微细气泡在与异味气体结合时破裂，瞬间产生巨大能量， 破裂时产生一定能量的超声波、并产生大量的氧负离子
