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電鍍廢氣處理工藝詳解

2021-08-19 11:50:03

眾所周知電鍍是個高污染行業,為了確保無廢氣污染物的排放,建立無害型清潔生產工,電鍍廢氣處理必須及時施行

目前,該類廢氣處理主要有以下幾種方法:水噴淋法、冷凝回收法、燃燒法、吸附法、生物分解法、活性炭吸附法、等離子法和UV光解凈化法

水噴淋法

水噴淋工藝在大氣污染處理上有著廣泛的應用,在噴涂工序中也得到使用,例如水簾柜就是一例,其原理是通過將水噴灑廢氣,將廢氣中的水溶性或大顆粒成分沉降下來,達到污染物與潔凈氣體分離的目的。其優點是水資源易得,同時經過過濾、沉淀后可回用,大限度降低水資源的浪費,噴淋在處理大顆粒成分上有著相當高的效率,常作為廢氣處理的預處理。

噴淋凈化塔是利用氣體與液滴、液膜的慣性碰撞、截留、擴散與凝并等多種效應的共同結果。液滴對氣體的捕集作用,即可以發生在液滴與氣體之間。也可以發生在氣體與氣體之間或液滴與液滴之間,氣液兩相接觸面的型式及大小,對除霧、除塵效率有重要的影響。

此法工藝簡單,造價低,運行費用少,安裝維修方便;性能穩定,除塵效率高,使用壽命長,操作管理簡單,無特別技術要求;選用廣泛,適用各風量及各行業;對含塵氣體無要求。因此,常用于廢氣預處理;但此法不適合干式物料回收利用;且循環水如處理不好,易造成二次污染。

冷凝回收法

冷凝回收法是利用物質在不同溫度下具有不同飽和蒸汽壓這一性質,采用降低系統溫度或提高系統壓力,使處于蒸汽狀態的污染物冷凝并從廢氣中分離出來的過程。冷凝過程可在恒定溫度的條件下用提高壓力的辦法來實現,也可在恒定壓力的條件下用降低溫度的辦法來實現,一般多采用后者。利用冷凝的辦法,能使廢氣得到很高程度的凈化,但是高的凈化要求,往往是室溫下的冷卻水所不能達到的。凈化要求愈高,所需冷卻的溫度愈低,必要時還得增大壓力,這樣就會增加處理的難度和費用。因而,冷凝法往往與吸附、燃燒和其他凈化手段聯合使用,以回收有價值的產品。

 該法用于濃度高、溫度低、風量小的廢氣處理。但此法投資大、能耗高、運行費用大,因此無特殊需要,一般不采用此法。

 燃燒法

包括直接燃燒和催化燃燒。

前者利用燃氣或燃油等輔助燃料燃燒放出的熱量將混合氣體加熱到一定溫度(700~800℃),駐留一定的時間,使可燃的有害氣體燃燒。

 該法工藝簡單、設備投資少,但能耗大、運行成本高,需要附加燃料燃燒。因此,使用該法時要考慮回收利用熱能。

 后者是將廢氣加熱到200~300℃經過催化床燃燒,達到凈化目的。其中有機物在氣流中被加熱,在催化床層作用下,加快有機物化學反應(或破壞效率的方法),催化劑的存在使有機物在熱破壞時比直接燃燒法需要更少的保留時間和更低的溫度。催化劑在催化燃燒系統中起著重要作用。用于有機廢氣凈化的催化劑主要是金屬和金屬鹽,金屬包括貴金屬和非貴金屬。目前使用的金屬催化劑主要是Pt、Pd,技術成熟,而且催化活性高,但價格比較昂貴而且在處理鹵素有機物,含N、S、P等元素時,有機物易發生氧化等作用使催化劑失活。非金屬催化劑有過渡族元素鈷、稀土等。

 由于有機廢氣中常出現雜質,容易引起催化劑中毒,導致催化劑中毒的毒物(抑制劑)主要有磷、鉛、鉍、砷、錫、汞、亞鐵離子、鋅、鹵素等。催化劑載體起到節省催化劑,增大催化劑有效面積,使催化劑具有一定機械強度,減少燒結,提高催化活性和穩定性的作用。能作為載體的材料主要有AL2O3、鐵釩、石棉、陶土、活性炭、金屬等,最常用的是陶瓷載體一般制成網狀、球狀、柱狀、峰窩狀。

 該法凈化率高、無二次污染;單能耗高、占地面積大、一次性投資高、工藝簡單操作復雜,前置需要預處理和預加熱等。適用于高溫高濃度的有機廢氣治理,不適用于低濃度、大風量的有機廢氣治理。該法在工作初期,需用電加熱將廢氣加熱到起燃溫度,故對于頻繁開停車的場合不合適??紤]到高溫燃燒法回收的熱量超過生產所需的熱能,故并不合適于一般企業的廢氣處理,而且直接采用催化燃燒投資太大。

藥液吸收法

利用污染物的物理和化學性質,使用化學吸收液對廢氣進行吸收去除的方法。該方法在設計操作合理的情況下去除效率很高,運轉管理方便,但對設備及運行管理要求極高,而且只有能溶解于吸收液或能與吸收液反應的污染物才能被有效去除。即采用適當的吸收劑(如柴油、煤油等介質)在吸收塔內進行吸收,吸收到一定濃度后進行溶劑與吸收液的分離,溶劑回收,吸收液重新使用或另行處理,采用這種方法的關鍵是吸收劑的選擇。由于溶劑與吸收劑的分離較為困難,因此其應用受到了一定的限制。

吸收可分為化學吸收和物理吸收,但“三苯”廢氣化學活性低,一般不采用化學吸收。物理吸收是選用具有較小的揮發性的液體吸收劑,它與被吸收組分有較高的親和力,吸收飽和后經加熱解析冷卻后重新使用。

 該法用于大氣量、溫度低、濃度低的廢氣。裝置復雜、投資大,吸收液的選用比較困難,存在二次污染。

 

微生物分解法

生物凈化實質上是一種氧化分解過程:附著在多孔、潮濕介質上的活性微生物以廢氣中有機組分作為其生命活動的能源或養分,轉化為簡單的無機物(CO2、H2O)或細胞組成物質?,F階段主要工藝包括:生物過濾床、生物滴濾床以及生物洗滌床。微生物分解法是利用有機物作為微生物的營養物質,通過其代謝作用將有機物分解和利用的過程。其利用循環水流將有氣體中污染物質溶于水中,再由水中培養床培養出微生物,將水中的污染物質降解為低害物質,效率可達70%。

 此法凈化效果極不穩定,受微生物活性影響,培養出來的微生物只能處理一種或幾種相近性質的氣體,為提高處理效率和穩定運行,必須頻繁添加藥劑、控制pH值和溫度等,運行費用相對比較高,投入人工也比較多,而且生物一旦死亡將需要較長時間重新培養。

 

活性炭吸附法

活性炭吸附法是利用活性炭內部孔隙結構發達,比表面積大,對各種有機物具有高效吸附能力的原理。其吸附通過活性炭池的氣體分子,初期處理效率可達80%,但極易飽和,通常數日即失效,需要經常更換再生,并需要尋找廢棄活性炭的處理辦法?;钚蕴慷嗍欠勰罨蝾w粒狀,大部分情況下不能直接用于各種凈化設備中,必須使活性炭具有一定形狀和支撐強度,才能使用,活性炭經過特殊的工藝處理后,能產生豐富的微孔結構,這些人眼看不到的微孔能夠依靠分子力,吸附各種有害的氣體和液體分子,從而達到凈化的目的。

 活性炭吸附過程包括吸附凈化和熱脫再生。吸附凈化過程是將有機廢氣由排氣風機送入吸附床,有機廢氣在吸附床被吸附劑吸附而使氣體得到凈化,凈化后的氣體排向大氣即完成凈化過程;熱脫再生過程是當吸附床內吸附劑所吸附的有機物達到允許的吸附量時,該吸附床已經不能再進行吸附操作,而轉入脫附再生,此處理通常移交給專業的公司。

 此法投資成本低,運行維護成本較高,適用于低濃度、大風量氣體,對醇類、脂肪類效果較明顯,但濕度大的廢氣效果不明顯,且易造成環境二次污染。

 

等離子法

等離子法是利用高壓電極發射離子及電子,破壞有機廢氣分子結構的原理,轟擊廢氣中有機分子,從而裂解有機分子,對小風量、低濃度、不含塵、干燥的常溫有機氣體凈化效果明顯,在正常運行情況下凈化效率可達到90%以上。

 等離子體技術處理污染物的原理為:等離子設備在外加電場的作用下,介質放電產生的大量攜能電子轟擊污染物分子,使其電離、解離和激發,然后便引發了一系列復雜的物理、化學反應,使復雜大分子污染物轉變為簡單小分子安全物質,或使有毒有害物質轉變成無毒無害或低毒低害的物質,從而使污染物得以降解去除。因其電離后產生的電子平均能量在10eV,低溫等離子設備適當控制反應條件可以實現一般情況下難以實現或速度很慢的化學反應變得十分快速。

 此法能處理多種有機充分組成的混合氣體,不受濕度的影響,且無二次污染,凈化效率高,運行費用低,反應快、啟停十分迅速;但單獨處理時一次性投資,維護成本較高,能耗大,應與其他處理工藝組合。

 

UV光解凈化法

UV光解凈化法是利用高能UV紫外線的光能裂解和氧化有機物質分子鏈,改變物質結構的原理。其采用高能UV紫外線,在光解凈化設備內,裂解氧化有機物質分子鏈,改變物質結構,將高分子污染物質裂解、氧化為低分子無害物質,其常規凈化效率可達85%以上。

 其通過采用D波段內的真空紫外線(波長范圍170~184.9nm),照射有機氣體分子,當這些氣體分子吸收了此類紫外線光后,因紫外線光本身所帶有的能量,使有機氣體分子內部發生裂解,化學鍵斷裂,形成游離態的原子或基團(C*、H*、O*等)。同時,混合氣體中的氧氣裂解形成游離的氧原子并結合生成臭氧【UV+O2→O-+O*(活性氧),O*+O2→O3(臭氧)】;混合氣體中的水蒸氣裂解產生羥基【UV+H2O→H+OH-(羥基)】,而這些生成的臭氧和羥基具有極強的氧化性,可將裂解產生的原子和基團氧化成H2O和CO2等無污染的低分子化合物。

此法適用范圍廣,安全性能及壽命高,占地面積小,處理效率高,投資與運行維護成本中等,操作管理簡便,無需專門看護,只需定期巡檢,但單獨設置處理廢氣時對催化劑負擔大,后期效果易減弱,故不宜獨立處理廢氣。

上述種種方法,大部分是物理法凈化處理,沒有改變苯系物的性質,只有燃燒法徹底改變了苯系物的化學性質,使有害的碳氫化合物通過燃燒氧化,變成了無害的氫氧化合物和碳氧化合物等。但使用含量不高的大量廢氣燃燒,需要催化燃燒的熱量消耗過大,太不經濟,可以說是可望而不可及。

噴淋法則適用于含水溶性廢氣成分或需顆粒除塵等廢氣的預處理。冷凝回收法則要求高濃度且具有回收價值,否則一般不用此法。

微生物分解法則需要培養微生物,對濃度、流量及操作人員的要求較高,且穩定性不高。

藥液吸收法是針對特定的有機廢氣成分選用相對應的吸收劑進行處理,因而不適合用于該廢氣的處理?;钚蕴课椒ㄔ谌蘸筮\行需要定期更換活性炭顆粒,因此運行成本比較高,且會產生二次污染。

等離子法則凈化效率高,運行費用低,反應快、啟停十分迅速,可與其他工藝進行組合處理該廢氣。

UV光解法因應用范圍廣泛,除三鍵以上的高能化學鍵以外的有機物質均能直接降解處理,安全性能高,無需添加任何物質,處理效果高,處理產物安全、環保,占地面積小,適合于該廢氣的處理。

 

總而言之,廢氣處理的方法很多,但沒有好的,只有合適的,而合適的通常需要幾種方法進行組合處理才能滿足佳的處理效果,通過綜合分析并從投資成本考慮,本方案設計噴淋預處理+等離子凈化工藝進行廢氣治理。


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