VOCs的污染防治工作逐渐向精细化、规范化的方向发展,除了更加重视源头替代以外,废气的收集和预处理技术越来越受到重视,末端治理技术也越来越规范。
废气收集技术:随着《挥发性有机物无组织排放标准》和《行业挥发性有机物综合治理方案》的发布,加强生产工艺过程控制、强化废气收集以降低无组织排放成为实现VOCs减排的一个重要方面。企业越来越重视废气收集技术的研发积累,包括集风方式、收集系统设计、集气罩选型等。
废气预处理技术:
废气预处理的好坏将直接影响到末端治理的效果。多级干式过滤技术、喷淋吸收技术、冷凝降温除湿技术等废气预处理技术不断发展,其它如除漆雾、除焦油等净化技术成为企业发展的核心技术之一。
三箱式活性炭吸附脱附+RCO催化燃烧设备安装在化工厂区
末端治理技术:吸附、焚烧、催化燃烧和生物净化等传统的治理技术依然是VOCs治理的主流技术。
为克服单一技术的局限性,针对不同条件一般需采用多技术耦合工艺,如吸附浓缩+催化燃烧、吸附浓缩+高温焚烧、吸附浓缩+吸收、低温等离子体降解+吸收等。
不论何种技术,均有一定的适用条件,需要根据技术经济可行性合理选择,并重视各类技术的科学规范应用。
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在物理上,活性炭通过范德华力或伦敦色散力与材料结合。
活性炭不能很好地与某些化学物质结合,包括醇类、醇类、氨、强酸和强碱、金属以及大多数无机物,如锂、钠、铁、铅、砷、氟和硼酸。活性炭确实能很好地吸收碘,事实上,碘值mg/g (ASTM D28标准方法试验)被用作总表面积的指标。活性炭可作为各种化学物质的底物,提高其吸附某些无机(和有机)化合物的能力,如硫化氢(H2S)、氨(NH3)、甲醛(HCOH)、汞(Hg)和放射性同位素碘-131 (131I)。这种性质称为化学吸附。
柱状活性炭处理工厂废气时关于它的广泛应用
活性炭的化学活化:先用磷酸或氢氧化钾、氢氧化钠或氯化锌盐等化学物质浸渍,然后在450-900℃范围内碳化。认为炭化/活化过程与化学活化同时进行。在某些情况下,这种技术可能会有问题,因为,例如,锌的微量残留可能留在产品中。然而,活性炭的化学活化优于物理活化,因为活化材料所需的温度较低,所需时间较短。
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活性炭吸附塔的工作原理:
因为活性炭表面上存在着未平衡和未饱和的分子引力或化学健力,因此活性炭与气体接触时,就能吸引有机废气分子,使其浓聚并保持在活性炭表面,有机废气分子从而被吸附,有机废气经过滤后,实现达标排放,经过活性炭吸附浓缩后的高浓度废气,进入催化燃烧系统,进行脱附,实现循环使用(单单只靠活性炭吸附塔,是达不到排放标准的)
某工厂工程案例实景
活性炭吸附塔的优化与建议:
活性炭吸附塔在使用过程,因为炭的吸收会出现饱和状态,饱和状态下的炭,就不会再吸收有机废气,那么势必会产生固废;活性炭吸附塔在处理废气时,要通过当前的环境保护条例,就与其他工艺相互结合、搭配;当活性炭吸附塔与催化燃烧设备相互搭配下,能够将饱和状态的活性炭进行脱附,达到循环使用,减少固废产生。
某工厂工程案例实景
活性炭吸附塔的应用范围:
广泛用于喷涂、食品加工、印刷电路板、半导体制造、化工、电子、制皮业、乳胶制皮业、造纸、家具厂等行业均可使用。
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进一步加强活性炭使用过程管理,确保活性炭在废气净化过程中切实发挥作用。
一方面,建议对活性炭使用实施等级管理。根据活性炭碘值、灰分等要素,建议相关部门对活性炭划定明确的等级标准,为今后依法监管提供更加便利的基础条件。在此基础上,要根据污染物类别、废气处理工艺和设施类型以及进风口污染物浓度、风量、风速等,在环境影响评价报告书或废气处理设施建设改造方案中,明确活性炭使用的低等级标准。根据活性炭碘值高低,测算废气处理设施开启时长,限定废气处理设施中活性炭的更换周期。对于劣质活性炭,要通过科学测算,确定相对较短的更换周期,保障污染物去除率。
另一方面,建议对活性炭执法检查开展试点。当前碘值检测相对复杂,而且费用相对较高,不利于环境执法现场抽样检测。对此,笔者建议研究更为便捷的活性炭碘值检测现场执法设备与执法规范,确保在短时间内定量分析出活性炭的类别。对于活性炭更换问题,在检查更换记录的同时,查看企业购买活性炭的发票,因此企业要加强台账资料管理,以备检查。同时,活性炭吸附箱的进风口和出风口要配备压力表,根据箱内风力压差初步判定活性炭吸附饱和情况。为了推动活性炭规范化使用,建议选择经济相对发达、产业种类较为的地区,授权开展活性炭规范化使用专项执法检查试点,严防因为活性炭品质差、更换不及时,造成废气处理设施实际运行效率低下等现象。
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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,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净化,完成脱附过程。再通过热交换器将净化后的气体降温,后经风机引高空排放。
为了处理流程的连续性,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。
由于某些物质,如氯离子,对脱附所用催化剂具有毒害作用,会造成催化剂“中毒”而失去催化作用,因此活性炭吸附+催化燃烧工艺不适用于处理含氯离子等对催化剂有毒害作用成分的气体。
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活性炭吸附浓缩——RCO催化氧化装置作为一种VOCs深度处理新技术能够满足现行排放要求。
优点:
该项技术净化设备结构简单、投资成本低、运营维护较方便,特别是针对中低浓度的VOCs有较高的净化效率。
缺点:
由于活性炭吸附容量有限、用于吸附的填料需定期更换,且更换周期相对较短,导致运行成本较高。
活性炭吸附浓缩——RCO催化氧化装置主要由干式预过滤器、活性炭吸附箱、RCO催化燃烧室、脱附风机系统、进出风管道及阀门控制组构成。
废气净化过程
通过对现场生产设施的分析与测量,针对该喷漆生产线设计采用活性炭吸附浓缩——RCO催化氧化装置净化喷漆VOCs有机废气,漆雾采用2级预处理净化,即采用喷漆车间地沟铺设漆雾过滤折板纸+漆雾过滤棉进行无尘处理。RCO催化氧化装置选用铂金贵金属催化剂,为了使温控准确,采用电加热方式提供热源。
影响因素与对策
1、颗粒物浓度。当喷漆废气中含有较多颗粒物时,该工艺对预过滤材料、过滤面积、更换周期都有较高要求,确保进入活性炭吸附浓缩段内颗粒物几乎被清除,才能活性炭吸附性能不受影响。一般采用喷淋塔配合干式过滤棉进行预处理。
2、进口温度。当喷漆废气混入烘干等高温废气时,活性炭吸附浓缩——RCO催化氧化装置需考虑降温措施,进入活性炭吸附浓缩段废气温度低于40℃,温度过高将直接影响活性炭填料的吸附性能,一般可采用水冷或风冷降温措施。
3、催化氧化床温度。催化氧化床温度宜控制在350~400℃,温度过低VOCs催化氧化反应不,温度过高则能耗较大,运行费用过高。为较高的净化效率及较低的能耗,可采用热交换器进行换热节能。
本公司,是一家以主营废气处理活性炭企业。景德镇市京航活性炭有限公司位于风景怡人的瓷都景德镇市浮梁县工业区,是一家专业从事蜂窝活性炭开发、研制、生产于一体的企业。
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