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1、1 绪论1.1选题背景大气污染是我国目前最突出的环境问题之一 ,石油化学工业废气是大气污染物的重要来源。大量废气排入大气,必然使大气环境质量下降,给人体健康带来严重危害。废气中最难处理的就是有机废气,有机废气通过呼吸道和皮肤进入人体后,能给人的呼吸、血液、肝脏等系统和器官造成暂时性和永久性病变,尤其是苯并芘类多环芳烃能使人体直接致癌,已经引起人类的高度重视。石油化工企业生产中会产生各种有机物废气,主要包括各种烃类、醇类、醛类、酸类、酮类和胺类等 ,这些有机废气会造成大气污染 ,危害人体健康,。有机废气对人体的危害是多方面的,不同行业有机物废气的毒性也是各不相同的,其中废气中10 种常见的有机废
2、气对人体的危害主要表现为:苯类有机物多损害人的中枢神经,造成神经系统障碍,当苯蒸气浓度过高时(空气中含量达2 %) ,可以引起致死性的急性中毒。多环芳烃有机物有强烈的致癌性。苯酸类有机物能使细胞蛋白质发生变形或凝固,致使全身中毒。发生腈类有机物中毒时,可引起呼吸困难、严重窒息、意识丧失直至死亡。有机物硝基苯影响神经系统、血相和肝、脾器官功能,皮肤大面积吸收可以致人死亡。芳香胺类有机物致癌,二苯胺、联苯胺等进入人体可以造成缺氧症。有机氮化合物可致癌。有机磷化合物降低血液中胆碱脂酶的活性,使神经系统发生功能障碍。有机硫化合物中,低浓度硫醇可引起不适,高浓度可致人死亡。含氧有机化合物中,吸入高浓度环
3、氧乙烷可致人死亡;丙烯醛对粘膜有强烈的刺激;戊醇可以引起头痛、呕吐、腹泻等。进入 21 世纪,随着社会经济的发展和人们环保意识的增强,人们对环境质量提出了更高的要求。目前我国的环境问题依然十分突出 ,已严重地制约了经济发展和人民生活水平的提高,其中有毒有机物对环境污染非常严重,该类污染物具有排放量大、污染面广和难以降解的特点,对它们的污染控制一直是环保工作者研究的重点课题。1.2设计意义随着国民经济的告诉发展，人民的生活水准的迅速提高，对生活，工作，学习环境的要求也日益提高，废气污染的治理也越来越受到人们的关注。因此，以石油化工企业为研究对象，进行废气的分析，并采取适当的工艺对废气进行治理，尽
4、可能的减少废气对人体的危害，是大气污染治理的极为重要的一部分，也是一项有意义的工作。1.3设计的主要内容本文将介绍一种广泛应用于石油化学工业废气净化的技术生物技术。本次设计主要涉及五部分内容，包括废气的收集、废气的处理、净化气体的排放、连接管道的设计计算以及相关设计图的绘制。其中还介绍了废气污染现状与危害，处理的工艺流程和原理、相关的各种标准规则。2 设计概要2.1设计范围本设计范围包括：处理装置、配电、管道设计和排放系统设计、投资分析以及系统运行费用预估等。 2.2 技术规范 1、大气污染控制工程；2、工业通风除尘技术；3、大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）；4、工作场所有害
5、因素职业接触限值（GBZ2-2002）；5、城镇污水厂污染物排放标准（GB18918-2002）；6、工业企业总平面设计规范(GB50187-93)；7、工业建筑防腐蚀设计规范(GB50046-95)；8、大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）；9、大气环境质量标准（GB3095-1996）；2.3 设计依据1、对废气介质和设计要求所做的分析化验及小试结果； 2、类似工程治理的工程经验和技术；3、国家现行的建设项目环境保护设计规定；4、设计技术规范与标准。2.4 设计原则 1、借鉴类似废气处理工程实践经验，广泛参阅相关资料；2、处理工艺稳定、合理、可靠、实用； 3、运行费用低，管理
6、操作简便；4、根据场地情况，合理布局。3 设计参数及目标3.1 主要技术参数1设计范围：有机废气2处理风量：6000m3h；3废气温度： 25；4净化率： 90%；5排放高度： 15m；6排放浓度：达到 GB16297-1996大气污染物综合排放标准中二级标准；3.2 设计目标1严格执行国家有关环境保护的各项规定，确保各项污染指标达到国家及地区有关污染物排放标准，认真贯彻国家关于环境保护的方针和政策，使设计符合国家的有关法规、规范。经处理后排放的粉尘符合国家和地方的有关排放标准和规定。2经本处理工艺处理后的废气，将不会产生二次污染。3本处理工艺运行安全可靠，处理效果好，维护简单方便。4 采用低
7、耗能、地运行费用、基建投资少、维护管理方便。5 工艺设计与设备选型能够在生产运行过程中有较大的调节余地。采用先进、可靠的自动化控制技术，使废气能够完成自动处理。4 废气处理工艺分析及确定4.1废气处理工艺方案的选择4.1.1选择思路随着科学技术的飞速发展，商品生产给人类物质文明增色添彩，然而与丰富的物质享受相伴而生的是人类生态环境在遭受不断地威胁。有机废气污染物排放所造成的环境污染问题，带给生态环境和人类身体健康严重的危害性因而成为人们关注的焦点。有机废气的种类多种多样，所以采用的治理技术也要根据废气的性质而定。根据排放的废气情况，废气处理工艺的选择必须依照如下思路：（1）根据废气的气质和排放
8、量，采用成熟可靠的多级高效物化处理工艺。（2）首先通过均质过程，使废气气质、气量稳定，减轻后续处理工艺的冲击负荷。（3）综合考虑投资成本。4.1.2常见废气治理方法及比较 目前国内废气气体处理常见的方法有活性碳吸附法、等离子法、植物喷洒液法和和UV光解净化法等等。 1. 活性碳吸附法 活性碳吸附法是利用活性炭内部空隙结构发达，有巨大比表面积原理来吸附通过活性炭池的恶臭气体分子，初期处理效率可达65%，但极易饱和，通常数日即失效，需要经常更换，并需要寻找废弃活性碳的处理办法，运行维护成本很高，适用于低浓度、大风量气体，对醇类、脂肪类效果较明显，但湿度大的废气效果不明显，且容易造成环境二次污染。
9、2. 等离子法 等离子法是利用高压电极发射离子及电子，破坏废气分子结构的原理，轰击废气中分子，从而裂解废气分子，对低浓度的污染气体净化效果明显，在正常运行情况下可达到80%以上，能处理多种废气充分组成的混合气体，不受湿度的影响，且无二次污染；但用电量大，且还需要清灰，运行维护成本高，对高浓度易燃易爆气体极易引起爆炸。3. 植物喷洒液法 植物喷洒液是通过向产生污染气体的空间喷洒植物提取液将气体进行中和、吸收，达到净化气体的目的，净化废气效果低浓度可达到50%，不同的废气选择不同的喷洒液，需经常添加植物喷洒液，且需维护设备，运行维护费用高，易造成二次污染。 4. UV光解净化法 UV光解净化法采用
10、高能UV紫外线，在光解净化设备内，裂解氧化废气物质分子链，改变物质结构，将高分子污染物质裂解、氧化为低分子无害物质，其净化效率可99%，净化效果大大超过国家1993年颁布的恶臭物质排放标准（GB14554-93），能处理氨、硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、苯、苯乙烯、二硫化碳、三甲胺、二甲基二硫醚等高浓度混合气体，内部光源可使用三年，设备寿命在十年以上，净化技术可靠且非常稳定，净化设备无须日常维护，只需接通电源即可正常使用，。适用范围：食品加工厂、肉类加工厂、屠宰场、家禽饲料场、金属铸造厂、塑料再生厂、喷涂溶剂等有机和无机物污染气体的净化处理。但其对湿度大的废气效果不明显，且容易造成环境二次污染，对人
11、体伤害比较大。国外现有污染气体的主要处理技术有：氧化法、物理化学法、低温等离子法、植物提取液法、生物技术等。表4-1 各种治理技术对比表治理技术主要机理优点缺点活性炭吸附法利用活性炭吸附污染气体中致臭物质，污染气体通过活性炭层，污染物质被吸附，洁净气体排出吸附塔去除效率高，适合高净化要求的气体活性炭吸附到一定量时会达到饱和，就必须再生或更换活性炭，因此运行成本较高。这种方法常用于低浓度臭气和脱臭的后处理。产生二次污染。化学反应法利用废气中的某些物质和药液产生中和反应的特性，去除气体中污染成分。常见的有酸碱洗涤法，加氯洗涤法，过氧化氢洗涤法可以广泛地出去多种恶臭气体，并达到很高的去除效率；具有较
12、强操作性 必须配备较多的附属设施，运行管理较为复杂，运行费用较高，与药液不反应的臭气较难去除，效率低。续表4-1 各种治理技术对比表热氧化法催化氧化法在催化剂的作用下，使有机废气中的碳氢化合物在较低温度下迅速氧化成为氧化碳和水，从而达到净化目的低温操作（288-350），高去除率运行费用较高，催化剂易中毒，产生NOx的二次污染。高设备投资热氧化法直燃式氧化法用直接燃烧的方式来去除有机污染气体高去除率，可处理高浓度VOCs高设备投资，运行费用高，产生较多NOx的二次污染蓄热式氧化法加热蓄热陶瓷，让有机气体通过蓄热燃烧室进行燃烧，达到去除的目的高去除效率，较之直燃式，运行费用低高设备投资，处理可燃
13、气浓度小于25%，产生NOx的二次污染，设备重量大，维护保养困难土壤脱臭法土壤脱臭机理主要可分为物理吸附和生物分解两类，水溶性恶臭气体（如胺类、硫化氢、低级脂肪酸等）被土壤中的水分吸收去除，而非溶性臭气则被土壤表面物理吸附继而被土壤中微生物分解维护费用低，除臭效果与活性炭相当占地多，处理占地为2.5-3.3m2/m3气体；不适于多暴雨多雪地区，对于高温、高湿和含水尘等气体必须进行预处理低温等离子法在外加电场的作用下，电极空间里的电子获得能量后加速运动，从而引发了使其发生激发、离解或电离等一系列复杂的物理、化学反应，使得产生臭味的基团化学键断裂，再经过多级净化而达到除臭的目工艺简洁，操作简单，适
14、应气体温度宽（5050）去除效率低，可处理的气体种类较少UV紫外线法利用特制的高能高臭氧UV紫外线光束照射恶臭气体，改变恶臭气体的分子结构，使有机或无机高分子恶臭化合物分子链在高能紫外线光束照射下，降解转化成低分子化合物占地面积小，运行成本较低，设备投资较低去除效率低，可处理的气体种类较少续表4-1 各种治理技术对比表植物液喷洒技术通过雾化植物的天然提取液，让雾化后的液体与异味气体结合，产生包覆、氧化、分解等一系列物理化学反应，将异味气体转化成二氧化碳、水和无机盐。达到除臭目的设备投资较低，工艺简单，易操控，去除效率较高运行费用高，可处理气体种类较少生物技术利用微生物和污染气体接触，当气体经过
15、生物表面是被特定微生物捕获并消化掉，从而使有毒有害污染物得到去除工艺流程简短、监测控制集中、减除效果明显、去除效率高，运行费用低，占地面积小、不产生二次污染一次性投资高通过以上各种治理技术的比对，使用生物技术治理污染气体明显更适合当前真正意义的环保理念。4.2 生物技术介绍4.2.1 什么是生物技术生物技术（Environmental Biotechnology）是指直接或间接利用生物或生物体的某些组成部分或某些功能，建立降低或消除污染物的生产工艺或能够高效净化环境污染，同时又能生产有用物质的工程技术。科技的发展充分证明了环境生物技术在解决环境问题过程中所示出的独特功能和优越性，它的纯生态过程，体现出了可持续发展的战略思想，它具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染等显著优点。生物技术是21世纪国际生物技术的一大热点，兼有基础科学
