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摘要：改革开放以来，随着生活水平的提高，人们对精细化工产品的需求量也持续增大。在精细化工行业蓬勃发展的同时，大量的污染物如固体废弃物、废气、废水等被释放到人们赖以生存的环境中，造成生态环境的破坏。本文研究并分析了精细化工行业某污水处理厂废气成分及浓度，制定“酸洗-碱洗氧化-光催化氧化-活性炭吸附“的工艺路线进行废气治理。该路线一次性投资费用较高，适用于具有危废存储仓库及危废处理渠道的中大型精细化工企业。
关键词：精细化工 污水处理厂 废气治理
1引言
精细化工应用于人们生活的方方面面，涉及到包括农药、染料、涂料、颜料、试剂和高纯物、信息用化学品、食品和饲料添加剂、粘合剂、催化剂和各种助剂、化工系统生产的化学药品、日用化学品和高分子聚合物中的功能高分子材料等十一个类别的产品，大大提高了大众生活的便利程度。但与此同时，精细化工也给我们的环境带来了许多的问题：成分复杂的化工废水、废水中挥发出来的VOCs以及危险废物等。在此，我们针对精细化工污水处理厂内挥发出的无组织排放废气，研究了一套切实可行的治理工艺路线：“酸洗-碱洗氧化-光催化氧化-活性炭吸附”，使气体得到有效处理，达标排放。
2工程概况
精细化工行业生产的产品较多，不同的产品产生的污水和无组织排放废气的成分差异较大，本文以山东某产业园区精细化工污水处理厂为例进行说明。该污水厂主要处理营养品、PG、尼龙等精细化工产品废水，日处理能力10000t/d,产生高浓度废气气量为14000m3/h。污水厂工艺流程图如下所示：
3设计依据、原则及参数
3.1设计依据
（1）《中华人民共和国恶臭污染物排放标准》（GB14554-93）
（2）《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）
（3）《大气环境质量标准》（GB3095-96）
（4）《工厂企业厂界噪声标准》（GB12348-90）
（5）《工作场所有害因素职业接触限值》（GB14554-93）
（6）《空气质量恶臭的测定、三点比较式臭袋法》（GB/T14675-93）
（7）《工业企业设计卫生标准》（GBZ1-2002）
（8）其它相关资料
3.2设计原则
（1）工艺先进，运行稳定，排放达标；
（2）工程造价合理；
（3）运行费用低；
（4）设备运行自动化，维修简单。
3.3设计参数
3.3.1进气成分分析
根据污水厂工艺流程图及相关资料可以得出废气成分特点，见下表：
依据上述分析，本项目污水处理厂主要臭气成分如下表：
4.1除臭工艺选择
针对不同场所的恶臭治理要求，目前除臭工艺有如下几种[1]：催化剂氧化法、低温等离子法、UV紫外光催化氧化法、植物液喷洒法、臭氧氧化法、酸碱洗净法、化学吸收吸附法、活性碳物理吸附法、生物脱臭法。
2、不适合含水蒸气大的臭气。由于吸附剂吸附容量有限，易饱和，单纯使用该工艺则更换吸附剂成本较高，劳动强度大，且污水厂经收集后的臭气水汽含量高，湿度大，直接通入活性炭设备将大大降低活性炭的吸附性能，不推荐单独使用
2有机溶剂
吸收法适合炼油企业污水处理高浓度废气，吸收的目标物质具有一定的回收价值相似者相溶，可采用高沸点不易挥发的有机溶剂如：柴油、专用吸收溶剂等有机溶剂吸收容量有限，循环、使用量大，分馏再生工艺复杂（相当于一座有机化工厂），能耗高，一次投资费用高[3]，
运行费用也较高。若废气中含有高浓度有回收价值的气体，且已配套大型有机溶剂储罐或循环回收管线，使用后的废溶剂可直接回收，则可节省大笔投资，否则，不适用于本项目废气处理的情况。
3酸碱洗涤中和法1、垃圾压缩站、室内污水处理站、禽畜饲养、屠宰场、肉类食品、饲料加工、喷漆、印刷车间、纤维板、家具、胶片制作等相对密闭的场所。1、化学反应速率快；
2、反应快，占地小；
3、可根据不同的臭气采用不同的处理药剂；
4、可间歇运行；
5、抗冲击能力强；1、有化学原料消耗；
2、有酸、碱等废水产生。
3、酸、碱液等危险品有泄漏可能性；本项目气体中含有一定浓度的胺类和硫化物，但并非单纯的酸、碱性气体，酸碱洗涤中和法对于废气中有机成分吸收效果将不明显。本项目运用该单一处理工艺处理效果不明显。
5低温等离子除臭技术适合VOCs含量低，臭气浓度不高的场所如垃圾焚烧发电中的垃圾堆放坑、污水处理厂的污泥仓、污泥脱水车间等除臭设备占地面积较小。
可产生部分臭氧,用于空间杀菌消毒。1、能耗较高。低温等离子设备耗电量大。
2、更换离子发生器费用高；
3、对于VOCs处理效果不明显，低温等离子设备出口VOC甚至高于入口
4、设备产生一定浓度臭氧，造成二次污染；适用于VOCs浓度低的场所，VOC浓度较高时有安全隐患。且采用单一处理工艺处理复杂臭气效果不明显。
6UV光催化氧化技术适合低浓度VOCs臭气场所不产生二次污染，对小分子量有机气体处理效果较好，除臭设备占地面积小。能耗较小。一次性投入较高，抗臭气冲击负荷效能较低。本项目臭气中VOC含量不高，采用单一处理工艺效果不明显，与其他处理技术组合处理将具有一定的处理效果。
7生物洗涤除臭适合中高浓度，成分较复杂的臭气如污水处理厂的污水泵站、格栅间、曝气沉砂池、污泥脱水车间；垃圾堆肥、填埋、焚烧发电及垃圾渗滤液调节池；涂料与喷漆、炼焦、化学制药、橡胶塑料厂等工艺流程简短；
2、除臭效果明显、去除效率高，
3、运行费用低，操作与维护方便。
完全不会产生二次污染；不适合特高浓度臭气。
设备占地面积较其他方法大；
一次性投资较高；本项目废气中的污染物成分的可生化性较差，不适用本项目情况
因此，对各工艺路线进行综合考量后，本项目采用“酸洗-碱洗氧化-光催化氧化-活性炭吸附”工艺路线对废气进行处理：
4.2 除臭工艺流程及说明
图4-2 工艺原理图
流程说明
（1）通过收集系统将产生的臭气引入除臭系统前端化学洗涤除臭系统。化学洗涤除臭系统共设两级洗涤，一级洗涤：酸洗塔；二级洗涤：碱洗氧化塔。废气由下至上穿过酸洗塔洗涤填料，酸性洗涤液由上至下以极高的喷淋密度喷洒到洗涤填料上，在填料的表面形成均匀的液体薄膜，当臭气穿过填料层时，气体中的碱性成分（如己二胺、三乙胺）、可溶性气体被液膜拦截、阻滞、吸收，从气相转移到液相，得到初步净化，为后续工艺的稳定运行创造良好的条件。
（2）在每级洗涤塔塔顶设计丝网除水器，用来将气体中夹带的雾沫（雾滴）除去。除水器选用工程塑料（PP、PTFE、FEP、PVDF等），采用特殊的经纬方式编织成丝网，对气体中携带的液滴具有高效的去除率。经过丝网除水器后，气体送入下一级的处理系统。
（3）废气从碱洗氧化塔下部送入塔体，气体与碱性洗涤液仍保持逆流接触，当臭气穿过填料层时，气体中的酸性气体成分（如硫化物等）被洗涤液捕获、吸收、反应，部分难溶于水的VOC分子被捕集，初步降低了气体中的有机成分，碱性洗涤液通过回流管道回流至碱洗循环水箱重复喷淋。当碱洗循环水箱中的PH探头监测洗涤液碱度低于正常运行范围时，连锁启动碱加药泵向循环液中加药，维持系统PH处于正常范围。废气经除雾后送入塔体上部氧化段。
（4）由于碱洗段和氧化段一体化设计，部分未脱水完全的碱液随气体带入氧化段，氧化段的碱度得到了提高，氧化药剂在碱性条件下其氧化能力得到了增强，废气中的有机物分子如二甲基甲酰胺、三氯乙烷、环己烷、苯及苯系物、丙二醇甲醚等在氧化洗涤段中，与具有强氧化性的洗涤液发生反应，从废气中得到去除。废气经过塔顶的除雾器后，送入后续深度除水段。
（5）深度除水段采用丝网+叶片组合除水。除水器第一级选用工程塑料（PP、PTFE、FEP、PVDF等），采用特殊的经纬方式编织成丝网；第二级选用叶片式除雾器，将工程塑料板材压成有一定角度的波纹，控制波纹板间距，制成各种规格尺寸。经过组合式除水器后，对于10μm以上的雾滴，除水效率可达99%以上。气体经除雾后送入下一级的处理系统。
（6）经深度除水后的气体通入紫外光触媒催化氧化系统。废气进入紫外光触媒系统后，在紫外光催化氧化装置内通过紫外光的光解以及光触媒的催化作用，在极短的时间内氧化、分解有机污染物分子，且在与 VOC 分子相接触后打开挥发性有机气体的化学键，经过一系列的反应，最终生成二氧化碳、水等稳定无害的小分子。
（7）经过紫外光触媒催化氧化后，可能有少量未完全处理的小分子污染物逃逸和部分活性氧离子，因此后续连接活性炭吸附除臭系统。臭气经过滤层后达标排放。增加活性炭吸附除臭系统后，一方面将残留污染物吸附，防止污染物逃逸；另一方面增加活性氧离子在系统内部停留时间，延续离子氧对污染物氧化作用，确保废气达标排放。
5除臭系统设计
5.1 化学洗涤处理系统
5.1.1 系统简介及原理说明
化学洗涤处理系统工艺上共设酸洗、碱洗、氧化三个工艺段；结构上将酸洗塔独立设计，将碱洗与氧化设计为一体式结构，应用除VOC工艺，加强除臭系统去除有机气体物质的能力，保证后段处理效果。
5.1.2 设计参数
塔体设计参数：
8结束语
目前精细化工行业高浓度VOC气体的治理在国内仍然是一个待攻克的难题，如何在考虑经济性的同时让废气达标排放，值得我们环保人持续的探索。本文中设计的“酸洗-碱洗氧化-光催化氧化-活性炭吸附”工艺路线，经过多级处理后可做到达标排放，但设备一次性投资约200万左右，费用较高，适用于具有危废存储仓库及危废处理渠道的中大型精细化工企业。
参考文献
[1]王绍宇,杜家杰.有机废气处理工艺的探讨及处理效果的评价.2015.6.
[2]宋剑飞.活性炭吸附VOCs及其构效关系研究.2014.5.
[3]徐晓莉.有机化工原料VOCs排放控制技术现状.2017.11.
[4]孔鑫,王灿,席劲瑛,华建良,程志强.紫外光氧化系统处理城市污水厂的恶臭气体.2013.1.
论文作者:王广驰
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第15期
论文发表时间:2018/10/31
标签：废气论文; 气体论文; 臭气论文; 工艺论文; 系统论文; 酸洗论文; 活性炭论文; 《建筑学研究前沿》2018年第15期论文;