工业废气污染物防治技术

工业废气污染物防治技术经过“十五”期间的发展，目前，我国工业有机废气的治理技术、治理设备和工程项目在废气治理领域已经形成了初具规模的产业系统，实用的治理技术和设备已经发展到了十几种，还有多种新型技术也在开发之中。有关工业有机废气的治理厂家已经发展到100多家，还有众多的科研和设计单位也参与到具体的治理项目中。目前在有机废气治理市场上常用的定型治理设备主要有：活性碳纤维颗粒活性炭吸附回收设备、催化燃烧设备、吸附浓缩-催化燃烧设备。常用的非定型治理设备主要有：热力焚烧设备、冷凝回收设备、溶剂吸收设备、生物降解设备。其中，活性碳纤维颗粒活性炭吸附回收设备、催化燃烧设备和吸附浓缩-催化燃烧设备组成了目前有机废气治理的主体设备。一、工业废气处理技术（一）活性炭吸附技术由于活性炭的吸附速度较慢，通常活性碳纤维吸附回收设备体积和占地面积都较大，发展相对较慢。（二）深度催化氧化技术（催化燃烧技术）经过不断地技术转移和改进，由于催化燃烧设备具有可以进行热能回收等优点，在某些行业得到了很好地应用，如漆包线生产过程中产生的高温有机废气可直接进行催化燃烧净化，燃烧后的高温气体可以直接导入生产线的烘烤房，用于漆包线的加热。目前所使用的催化燃烧设备在催化剂和换热装置上已经有了很大的改进，特别是蓄热式装置的使用，大大提高了废气中有机化合物热值的利用效率，使得催化燃烧装置在较低浓度的常温气体净化中也得到了广泛应用。（三）吸燃联用技术（吸附浓缩-催化燃烧技术）吸附浓缩-催化燃烧技术是针对低浓度、大风量的有机废气净化而设计的。该技术结合了吸附技术和催化燃烧技术的优点，首先吸附低浓度有机废气，对低浓度有机物进行浓缩，然后将浓缩后的有机物热脱附，进行催化燃烧处理，从而最大限度地利用了废气中有机物的热值，降低了大风量废气处理的运行费用。（四）直接热力焚烧技术对有机废气的处理，且需要有进行热能回用的工艺场合。焚烧设备和生产工艺相结合，废气燃烧后所产生的高温气体返回生产工艺中以进行热量回收，如在汽车、家电生产中的烤漆废气净化等生产线上使用。（五）冷凝回收技术冷凝回收技术处理有机物技术也仅在某些化工生产过程中所产生的高浓度低温有机溶剂的回收中得到应用，如化纤生产过程中所产生的高浓度二硫化碳废气中二硫化碳的回收等。（六）吸收技术吸收技术作为一种经典的废气治理技术，常在无机酸（碱）气体的净化中得到应用。吸收技术通常具有很高的净化效率，目前在有机气体的净化中主要用于恶臭气体的净化。（七）生物处理技术近年来新研发成功的生物处理技术主要应用于动植物加工过程中产生的臭气和污水处理过程中生物污泥所产生的废气的处理等。有机气体或异味气体流经带有液体吸收器的处理器，在气、液相之间存在浓度梯度，使其从气态转移到液态，被微生物吸附代谢转化为生物质和无机物。生物处理方法利用微生物的代谢作用，对中、低浓度有机废气进行处理，具有适应性强，投资、运行费用较低，二次污染小等优点，是一种自然的污染治理技术，具有广阔的应用前景。二、对主要污染物的具体防治及治理方法（一）、颗粒污染物废气的治理工业废气颗粒污染物的净制，实际上是一个固气相混合物分离问题，即是气溶胶非均相混合物的分离，从气溶胶中除去有害无用的固体或液体颗粒物的技术称为除尘（或分离）技术。有时也把从气相中收集或回收生产工艺过程中所得到的颗粒状产品（如水泥）和副产品的技术称为集尘，这里为了叙述方便，通称为除尘。根据生产的需要，在实践中采用了多种多样的除尘器。（二）、含硫废气的净制1.低浓度S02废气的净制目前应用的烟气脱硫方法，大致可分为两类，即干法脱硫与湿法脱硫。干法脱硫：该法是使用粉状、粒状吸收剂，吸附剂或催化剂去除废气中的80%。干法的最大优点是治理中无废水、废酸排出，减少了二次污染；缺点是脱硫效率较低，设备废大，操作要求髙。湿法脱硫：该法是采用液体吸收剂如水或械溶液洗涂含S02的烟气，通过吸收去除其中的S02。湿法脱琉所用设备较简单，操作容易，脱硫效率较高。但脱硫后烟气温度较低，于烟囱排烟扩散不利。由于使用不同的吸收剂可获得不同的副产物而加以利用，因此湿法楚各国研究最多的方法。根据对脱硫生成物是否应用，脱硫方法还可分为抛弃法和回收法两种。抛弃法是将脱硫生成物当作固体废物抛掉，该法处理方法简单，处理成本低，因此在美国、德国等国采用抛弃法的很多。但是抛弃法不仅浪费了可利用的硫资源，而且也不能彻底解决环境污染问题，只是将污染物从大气中转移到了固体废物中，不可避免地引起二次污染。为解决抛弃法中所产生的大量固体废物，还需占用大量的处罝场地。因此，此法不适于我国国情，不宜大量使用。回收法则是采用一定的方法将废气中的硫加以回收，转变为有实际应用价值的副产物。该法可综合利用硫资源，避免了固体废物的二次污染，大大减少了处置场地，并且回收的副产品还可创造一定的经济收益，使脱硫费用有所降低。但到目前为止，在已发展应用的所有回收法中，其脱硫费用大多高于抛弃法，而且所得副产物的应用及销路也都存在着很大的限制。特别足对低浓度S02烟气的治理，需庞大的脱硫装置，对治理系统的材料要求也较髙，因此在技术上和经济效益上还存在一定的因难。由于环境保护的需要，从长远观点看，我国应以发展回收法为主。根据净化原理和流程来分类，烟气脱硫方法又可分为下列二类：(1）用各种液体或固体物料优先吸收或吸附废气中的S02(2)将废气中的在气流中氧化为S03，再冷凝为硫酸；(3)将废气中的S02在气流中还原为硫，再将硫冷凝。随着科技的进步，生物法处理工业含S02废气是一项新型技术。生物法烟气脱硫是利用化能自养菌对SO2的代谢过程,将烟道气中的硫氧化物经微生物的还原作用生成单质的硫而去除.目前研究认为有两种方式:一种是同化型硫酸盐还原作用,利用微生物把硫酸盐还原成还原态的硫化物，然后再固定在蛋白质当中;另一种是异化型硫酸盐还原作用,是在厌氧条件下把硫酸盐还原成硫化氢的过程。生物法具有工艺设备简单,能耗低,运行费用低,二次污染少等优点,有着广阔的工业应用前景。2.含H2S废气的净制对硫化氢的治理主要是依据其弱酸性和强还原性进行脱硫。目前国内外所采用的方法很多，但归纳起来主要还是干法和湿法两类。具体的方法应根据废气的性质、来源及具体情况而定。干法脱疏：干法是利用的还原性和可燃性，以固体氧化剂或吸附剂来脱硫，或者直接使之燃烧。干法脱硫是以氧气使H2S氧化成硫或硫氧化物的一种方法，也可称为干式氧化法。常用的有改进的克劳斯法、氧化铁法、活性碳吸附法、氧化锌法和卡太苏耳法。所用的脱硫剂、催化剂有活性炭、氧化铁、氧化锌、二氧化锰及铝矾土，此外还有分子筛、离子交换树脂等。一般可回收硫、二氧化硫、硫酸和硫酸盐。（三）NOx废气的净制氮氧化物以燃料燃烧过程中所产生的数量最多，约占总数的80%以上，其中固定燃烧源的排放量可达50%以上，其余主要来自机动车污染。此外，一些工业生产过程中也有氮氧化物的排放，化学工业中如硝酸、塔式硫酸、教肥、染料、各种销化过程（如电键）和己二酸等生产过程中都排放出氮氧化物。脱除烟气中氮氧化物、称为烟气脱氮，有时也称烟气脱硝。净化烟气和其他废气中氮氧化物的方法很多，按照其作用原理的不同，可分为催化还原、吸收和吸附三类，按照工作介质的不同可分为干法和湿法两类。（四）含卤素废气的净制1.含氟废气的净制化学工业的磷肥和氟塑料生产，铸造工业的化铁炉等含有大量的氟废气。含氟废气的处理，目前主要有三类方法，即稀释法、吸收法（湿法）和吸附法（干法）其中稀释法就是向含氟气体的厂房送新鲜空气或将含氟废气向高空排放进行自然稀释；这种方法虽然投资和运行费用低廉、管理方便，但在不利的气象条件下往往会把含氟废气从一处转向另一处，而不是一种根本的治理手段。干法净化技术：俗称吸附法，是以粉状的吸附剂吸附废气中的氟化物。该净化方法首先是烟气与吸附剂的接触，完成吸附过程;二是烟气与吸附剂分开。该过程都是在吸附设备中完成的。该净化方法的特点是净化效率高、工艺简单、没有水的二次污染，也不受各种气候的影响，但净化设备的体积较大。湿法净化技术：俗称吸收法，是用水、减性溶液或某些盐类溶液来吸收含氟废气中的氟化物，从而达到净化回收的目的，同时还可以得到副产品氟硅酸、冰晶石、氟硅酸钠及氟硅脲等。氟硅脲是氟硅酸与尿素的化合物，是防治小麦锈病较好的农药。湿法净化技术的优点在于净化设备体积小，实现，净化工艺过程可以连续操作和回收各种氟化物，净化效率高、效果好；其缺点是会造成二次污染，在寒冷地区还需保温措施。水法吸收和碱吸收法是常用的两种方法。2.含氯废气的净制含氯废气的治理主要是通过湿法来净化，一般是采用化学中和法、氧化还原法等过程对废气进行吸收，作到综合利用。碱液中和法：即以碱液作为吸收液对氯气进行吸收，常用的吸收剂有氢氧化钠溶液、碳酸钙溶液、石灰乳溶液等。硫酸亚铁或氯化亚铁吸收法：该方法以氯化亚铁或硫酸亚铁作为吸收剂，据氧化还原反应性质对氯气进行回收与净化。其工艺设备可采用填料塔，并以废铁屑作填料，生产的三氯化铁可作为防水剂，三价铁可被铁屑还原，再次参与吸收反应、该方法设备简单，操作容易，废铁屑来源丰富，技术合理；但反应速度比中和法要慢，效率较低。四氯化碳吸收法：当氯气浓度大于1%时，可采用四氯化碳为吸收剂，其设备可采用喷淋或填充塔，在吸收塔内将氯的吸收液通过加热或吹脱解吸回收的氯气可再次使用。水吸收法：当氯气浓度＜1%时，有时可用水通过喷淋塔来吸收氯气，其效果不如碱性中和法好。用水蒸气加热解吸时可回收氯气，如国内的一些氯碱厂在“氯水”解吸时用蒸气或热交换方法回收氯气。此外，还有用硅胶、活性炭、离子交換树脂等进行吸附的方法，但因成本太高或是技术还不十分成熟而没有得到广泛的应用。3、氯化氢废气的净制氯化氢废气主要产生于化工、电镀、造纸、油脂等工业的生产过程中，特别是酸洗工艺中常有大量氯化氢废气产生。处理氯化氢主要采用水吸收法。水吸收法是基于气体易溶于水的原理常常采用水直接吸收氯化氢气体。当所得氯化氢溶液达到一定浓度时，经净化浓缩可得到副产品盐酸。同时，处理氯化氢废气还有碱液吸收法，联合吸收法以及冷凝法。（五）碳氢化合物的净化碳氢化合物（HC）是污染大气的重要污染物之一。其中包括简单的有机化合物，也包括复杂的高分子物。碳氢类化合物不仅对人体器官有刺澉作用，而且其中不少对内脏有毒害作用，还有的是致突变物与致癌物。1.燃烧法用燃烧方法销毁有害气体、蒸气或烟尘，使其变为无害物质的过程，称为燃烧净化。燃烧净化时所发生的化学作用主要是燃烧氧化作用及高温下的热分解。因此这种方法只能适用于净化那些可燃的或在髙温情况下可以分解的有害气体。对化工、喷漆、绝缘材料等行业的生产装置中所排出的有机废气，广泛采用了燃烧净化的手段。燃烧方法还可以用来消除恶臭。有机气态污染物燃烧氧化的结果，生成了CO2和H2O因而使用这种方法不能回收到有用的物质，但由于燃烧时放出大量的热，使排气的温度很高，所以可以回收热量。目前在实际中使用的燃烧净化方法有直接燃烧和热力燃烧。2.催化燃烧法催化燃烧实际上为完全的催化氧化，即在催化剂作用下，使废气中的有害可燃组分完全氧化为CO2和H2O。由于绝大部分有机物均具有可燃烧性，因此催化燃烧法已成为净化含碳氧化合物废气的有效手段之一。又由于很大一部分有机化合物具有不同程度的恶臭，因此催化燃烧法也是消除恶臭气体的有效手段之一。目前催化燃烧法已应用于金属印刷、绝缘材料、漆包线、炼焦、油漆、化工等多种行业中净化有机废气。特别是在漆包线、绝缘材料、印刷等生产过程中排出的烘干庞气，因废气温度较高、有机物浓度较髙，对燃烧反应及热量回收有利，具有较好的经济效益，因此应用最为广泛。3.吸附法在洽理含碳氧化合物废气中，广泛使用了吸附的方法。吸附法在使用中表现了如下的特点：①可以相当彻底地净化废气，即可进行深度净化，特别是对于低浓度废气的净化比用其他方法显现出吏大的优势；②在不使用深冷、髙压等手段下，可以有效地回收有价值的有机物组分。由于吸附剂对被吸附组分吸附容量的限制，吸附法最适于处理低浓度废气，对污染物浓度高的废气一般不采用吸附法冶理。4.吸收法在对碳氢化