一、生物法原理:
利用微生物對廢氣中的污染物進行消化代謝,實質(zhì)上是一種氧化分解過程,它通過附著在介質(zhì)上的活性微生物來吸收VOCs,將污染物轉(zhuǎn)化為無害的水、二氧化碳及其它無機鹽類。適用范圍:以微生物可分解物質(zhì)為主,污染物為微生物的食物來源,可以生物處理的污染物包括:碳氫氧組成的各類有機物、簡單有機硫化物、有機氮化物、硫化氫及氨氣等無機類。要求小氣量、低濃度、排氣連續(xù)、廢氣處理容氣大,雖處理過程比較環(huán)保, 但運維較為復(fù)雜。
(1)適用性
目前,生物法僅XIAN用于處理低濃度VOCs,不適合用于源源不斷地排放VOCs 的實際工況治理,如何將這些技術(shù)和方法用于高濃度VOCs 的治理有待于研究。此外,生物需要在一定的pH 緩沖液、適宜的溫度及一些鹽分如NH4NO3、K2HPO3 等營養(yǎng)元素才能生長。一旦改變pH、溫度或者鹽分,可能會導(dǎo)致微生物失水死亡。
(2)氣液混合
影響污染物去除率的關(guān)鍵過程是將污染物從氣相轉(zhuǎn)移到液相中,目前的大部分研究是對于易溶物和易降解污染物進行處理,在實際應(yīng)用中將會受到一定的限制。開發(fā)出適合于難降解和疏水性污染物處理工藝就顯得尤為困難。
(3)堵塞問題
生物法所用填料的比表面積、孔隙率等直接影響反應(yīng)器的生物量以及整個填充床的壓降及填充床是否易堵塞間題,污染物完成從氣相到液、固相傳質(zhì)過程,在兩相中的分配系數(shù)是處理工藝可行性的決定因素。
(4)操作問題
難實現(xiàn)自動控制,以提高對各運行參數(shù)的控制能力,維護費用高和發(fā)生故障的次數(shù)多。菌種培育困難,難篩選出高效降解各種VOCs氣體的優(yōu)勢菌種;反應(yīng)場地約束,反應(yīng)裝置占地面積大、反應(yīng)時間較長,設(shè)備較易形成擺設(shè)。
二、光催化氧化法
光催化廢氣處理設(shè)備的技術(shù)是利用特種紫外線波段,在特種催化氧化劑的作用下,將氧氣催化生成負氧離子,再將廢氣分子氧化還原的一種特殊處理方式。國內(nèi)運用的光催化氧化的治污設(shè)備,通常采用雙波長紫外光管,采用二氧化鈦材料作為催化劑,制造其的環(huán)保公司對設(shè)備的除污參數(shù),基本上都會提到這類設(shè)備的除污效率達到80% 以上。實際上現(xiàn)市場的光催化氧化法處理設(shè)備采用的紫外光管降解VOCs 受催化材料、粉塵、反應(yīng)時間、濕度、廢氣濃度等影響甚大,同時如無可控技術(shù),會生成中間副產(chǎn)物并加大了污染排放。存在巨大環(huán)保責(zé)任風(fēng)險。
(1)光催化材料的影響
光催化氧化技術(shù)的微觀反應(yīng)原理是:當(dāng)催化劑被一定光強的光照射時,根據(jù)半導(dǎo)體電子結(jié)構(gòu)的特點,催化劑中會發(fā)生電子躍遷,即電子(e -) 會從充滿的價帶躍遷到空的導(dǎo)帶,從而留下氧化性極強的帶正電的空穴(h +)。若采用市面上的二氧化鈦(建材)材料,而不是銳鈦礦型(光觸媒介)二氧化鈦光觸媒(性價比等同碳與鉆石),完全沒有催化光解功效。
(2)生成副產(chǎn)物
目前普遍研究認為光催化氧化法能夠?qū)OCs 完全降解生成無毒無害的CO2 和H2O等,但是在實際工程實踐中VOCs 的光催化氧化反應(yīng)會生成酮、醛等中間產(chǎn)物,對環(huán)境造成二次污染
(3)反應(yīng)時間的影響
在企業(yè)工廠的實際應(yīng)用中,會不斷的排放VOCs,因此VOCs 在通過光催化氧化法處理設(shè)備的時間很短,從而導(dǎo)致了降解率偏低,達不到應(yīng)有的標(biāo)準(zhǔn)。在單獨UV 光解技術(shù)應(yīng)用中,即使延長反應(yīng)時間,對VOCs 的降解率也在10% 以內(nèi)(正如國內(nèi)某知名紫外線燈管廠所介紹的,沒有在反應(yīng)區(qū)留滯三秒以上,基本沒有效果),不但滿足不了工業(yè)治污應(yīng)用,還產(chǎn)生很多副產(chǎn)物污染氣體。
(4)相對濕度影響
空氣濕度對光解效果有較大影響,在濕度50% 時,降解率升到一個高點。但隨著濕度增大,降解率開始下降。所以光催化氧化法不是越干燥越好,也不是濕度越高就越好。UV 光生成的臭氧,需要與部分水汽反應(yīng)生成氫氧自由基或負氧離子增強介質(zhì)的反應(yīng)活性才可能增大與VOCs 的反應(yīng)幾率。單獨的紫外光解技術(shù)的弊端是,受催化劑、濕度、灰塵顆粒物的影響,紫外燈大部份能量用于產(chǎn)生臭氧,短時間光解VOCs 做不到徹底,反而產(chǎn)生更復(fù)雜的中間副產(chǎn)物,造成二次污染,此外,如果采用市面上的二氧化鈦材料,不是銳鈦礦型二氧化鈦光觸媒,完全沒有催化光解功效。
三、脈沖放電等離子法
脈沖放電等離子體技術(shù)是第三代等離子發(fā)生技術(shù),HE心技術(shù)是大功率納秒級窄脈沖電源。在放電極對上施加幾萬伏的納秒級窄脈沖高電壓,氣體被電離產(chǎn)生電暈放電,伴隨大量的電子和正負離子。同時在強電場作用下,電子被加速產(chǎn)生高量電子,與廢氣中的氧氣和水汽分子等碰撞裂解成強氧化能力的羥基自由基(OH)、超氧化氫(HO2)等活性物質(zhì)。這些活性物種與廢氣中的有機物再發(fā)生氧化反應(yīng),生成CO2和H2O,同時部分大分子有機物分解成小分子或易容于水的物質(zhì),ZUI后吸噴淋吸收達到凈化的目的。
1、處理效果
脈沖放電等離子技術(shù)目前已在多個工業(yè)污水行業(yè)除臭方面有成功的實踐案例,在單位能耗1W/m3情況下,惡臭去除效率ZUI高可達95%,等離子的反應(yīng)時間迅速,適應(yīng)性強,對惡臭污染物去除廣譜性能好等特點。
2、占地面積
脈沖放電等離子處理流程短,整體設(shè)備相對生物濾池來說,占地小,安裝方便。
3、運營維護
脈沖放電等離子體啟動快,控制簡單,運行維護簡單,廣譜效果好。設(shè)備運行參數(shù)可根據(jù)廢氣的實際變化情況靈活調(diào)整,系統(tǒng)具有很強的操作性;
4、二次污染
脈沖放電等離子體在運行過程中無二次污染物產(chǎn)生,整個工藝流程中噴淋吸收環(huán)節(jié)會產(chǎn)生少量的廢液,其可回流至污水處理系統(tǒng)。
5、安全性
(1)整個廢氣凈化系統(tǒng)除脈沖放電等離子體凈化設(shè)備外,其余均為安全的塔體液相吸收。該系統(tǒng)處理的是污水處理過程中產(chǎn)生的廢氣,進入等離子凈化設(shè)備中的廢氣可燃氣體含量很低,且水蒸氣含量非常大,廢氣焓值非常小,難以起火燃燒;
(2)脈沖放電等離子體電極為間斷放電,不能提供持續(xù)的熱量,裝置內(nèi)一直保持較低溫度(<40℃),遠遠達不到燃燒所需要的溫度。另外,氣體中可燃有機氣體所需爆炸濃度一般5000mg/m3以上,本處理工藝的氣體來源于焦化酚氰廢水處理系統(tǒng)產(chǎn)生的廢氣,有機物含量一般低于300ppm,系統(tǒng)運行過程中廢氣濃度也無法蓄積,其濃度遠低于燃燒限值;
(3)本廢氣凈化中的脈沖放電等離子體設(shè)備采用的是自主研發(fā)的納秒窄脈沖電暈放電技術(shù),與DBD放電低溫等離子體有明顯區(qū)別,放電區(qū)域電子密度稍低,安全系數(shù)高,尤其針對含濕量較大的廢氣,產(chǎn)生更多·OH,而·O自由基數(shù)量大幅減小,減少了助燃成分O2,安全性明顯提高;
(4)等離子體設(shè)置噴淋清洗功能,定期清洗電極,電極表面無沉積物存在,整個設(shè)備是安全可靠的。凈化系統(tǒng)和噴淋清洗系統(tǒng)聯(lián)動,一旦出現(xiàn)異常情況,自動關(guān)閉等離子體電源,并啟動噴淋清洗系統(tǒng)(此時,清洗即為消防)。