活性炭除臭装置

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活性炭吸附等废气处理工艺应用

发布时间:2016-08-05 09:22

活性炭吸附除臭装置
1)活性炭吸附—蒸汽脱附—催化燃烧(VOC-XC)
◆原理
根据吸附(效率高)和催化燃烧(节能)两个基本原理设计的,即吸附浓缩—催化燃烧法。
◆特点
(1)采用吸附浓缩+催化燃烧组合工艺,整个系统实现了净化、脱附过程闭循环,与回收类有机废气净化装置相比,无需备压缩空气和蒸汽等附加能源,运行过程不产生二次污染,设备运行费用较低,但是一次性投资较高;
(2)设计时在活性炭达到94%饱和之前即开始脱附。可自动/手动切换阀门。活性炭更换周期3-5年;
(3)炉内正常温度400℃,500℃将报警,并通过补冷风进行降温,温度达600℃时停机,同时设计泄压阀保证安全。
◆适用条件
 适用于常温、大风量、中低浓度,易挥发的有机废气,主要包括一些有机溶剂如苯类、酮类、醛类、醚类、烷烃及其混合类等。浓度小于1000mg/m3。
2)活性炭法
◆原理
活性炭是最常用的吸附剂之一,它具有孔隙率高的特点,其孔径分布为:大孔半径>20000nm,过渡孔半径150~20000nm,微孔半径<150nm。孔径相对越小且孔数越多的活性炭,其比表面积就越大。巨大的比表面积就有强大的表面吸附能。表面吸附能把小分子(分子直径数量级通常在10-10m)污染物捕捉并固定在微孔中,通过的气体即为干净气体。
此外,活性炭颗粒散装放置可形成堆叠效应,使比表面积扩大,表面活性能增强。有时候,气体中往往掺杂一些粒径相对较大的液相或固相物质,即雾或烟。这些物质直径比活性炭微孔孔径大,因此气体在通过活性炭层时它们会被活性炭阻截,这边是活性炭的过滤作用。
◆特点
(1)适用性强,几乎所有污染物质都能用活性炭吸附法去除;
(2)设备简单,吸附过程不使用其它能源,建设费用低廉;
(3)活性炭再生后可重复使用。
◆适用条件
(1)空气干燥。活性炭具有很强的吸湿性,若空气潮湿,活性炭很快会失去作用;
(2)颗粒物浓度低。活性炭对颗粒物或油状物具有阻截作用,当阻截物增加到一定量后,整个系统的风压会特别大,对动力设备的使用寿命有很大影响;
(3)污染物浓度较低。污染物浓度高的话,活性炭很快吸附饱和,降低或
失去吸附作用。经常更换活性炭会产生较大的运行费用,活性炭再生又会消耗大量的能源,也是运行费用的组成部分。
◆应用于石化行业
石化行业废气普遍存在气量偏大的情况,在此情况下,活性炭法并不适合该类废气净化。因为相应产生的换炭成本较高,进而会给企业或业主造成经济负担。另外,某些情况下石化废气的气温较高,高于80℃就不太适合应用活性炭吸附法。因此是否要采用此法处理石化行业废气还要根据具体废气性质来分析和选择。
此外,活性炭对其他直连的烷烃吸附效果较差。对于低浓度、大气量的废气,通常是将活性炭吸附和催化燃烧结合起来使用。先采用活性炭进行吸附提浓,然后在再生过程将含有高浓度有机物的解析器进行催化燃烧,这样可以避免产生大量的活性炭二次污染物。
3)光解法
光解法以是否需要电极来激发产生臭氧分为有极紫外和无极紫外两种,首先介绍有极紫外光解法:
◆原理
在波长范围170nm-184.9nm(704kJ/mol-647kJ/mol)高能紫外线的作用下,一方面空气中的氧气被裂解,然后组合产生臭氧;另一方面将恶臭气体的化学键断裂,使之形成游离态的原子或基团;同时产生的臭氧参与到反应过程中,使恶臭气体最终被裂解、氧化生成简单的稳定的化合物,如CO2、H2O、SO2、NO2。
◆特点
(1)裂解反应时间极短(<0.01s),氧化反应的时间需2-3s;
(2)可以破坏恶臭物质部分化学键,从而改变其性质,达到除臭的目的,不需耗费大量能量将有机物全部转化为无机物,节约能源;
(3)UV光解净化长期稳定、高效。灯管使用寿命12000-15000小时,箱体通常为不锈钢材质,美观大方,使用寿命可达15年以上;
(4)条件满足的情况下,UV光解的净化效率最高可达到99.9%以上;
(5)占地面积小,操作灵活,可实现自动无人操作。
◆适用条件
(1)反应温度低于70℃,粉尘量低于100mg/m3,相对湿度低于99%;
(2)适用于中、低浓度有机气体废气处理,尤其在消除臭味方面得到广泛的好评。
◆应用于石化行业
光解法在处理烃类污染物(“三苯”、非甲烷总烃等)方面具有较高的去除率,特别适用于中低浓度石化行业废气处理,能广泛使用与石油化工领域。另外,UV光解净化技术在处理某些特定的环境和特殊工艺式,能有很好的处理效果,并能净化绝大多数种类的废气,是其他技术无法替代的。
◆无极紫外
无极紫外光解法所采取的发光原理与有极法不同:利用微波发生器产生的高频电磁波激发等内填充气体产生紫外光。同普通紫外相比,微波无极紫外光源由于没有电极,不会产生由于电极氧化、损耗和密封问题引起的发黑现象,而且具有制造容易、价格低廉、能耗小和反映其简单等优点。
然而,无极紫外灯在利用电能转化成微波时,最高转化率只有70%,这些微波也不能全部作用于灯的激发,一部分用于加热作用,使得反应体系过热,严重时使无极灯不稳定,甚至出现暂时熄灭的现象,冷却装置也带了一部分能量,这些都导致了微波无极灯能量利用率不高。
4)净化回收法
◆原理
吸附过程:废气经空气过滤器除去微小悬浮颗粒后进入罐内,通过填装在罐内的颗粒状活性炭(或活性炭纤维)吸附过滤后再由后置风机排空(如气体的浓度较高时可采用多节吸附装置,保证气体达标排放)。
脱附过程:活性炭使用一段时间后活性炭处于饱和状态,此时需对活性炭进行再生处理,脱附再生选用加温解析法,将0.5MPa高温蒸汽自塔底喷入罐内将有机物从活性炭中剥离,剥离后的气体通过配套的冷凝器降温后进入分离桶,分离回收有机溶剂,残液进入曝气桶经曝气后排出(如需回收高精度溶剂,可在分离桶后置一套精馏设备)。
◆特点
(1)有机溶剂回收,不需要对脱附气体进行处理,降低了建设成本和运行成本;
(2)有机溶剂回收,杜绝资源浪费,回收产品价值抵消部分运行费用;
(3)在线脱附,使活性炭可以重复使用,降低了活性炭更换费用。
◆适用条件
(1)适用于中低温度有机气体;
(2)适用需要回收挥发分有机溶剂的行业。
◆应用于石化行业
由于石化行业废气普遍具有大风量、含有中高浓度有机废气的特点,回收法广泛适用于石化行业各领域。然而回收法如果不与活性炭吸附装置串联使用的话,处理效率并不理想;而与活性炭串联,无形中又增加了一部分运行和换炭的费用。
5)生物法
◆原理
生物过滤工艺采用了液体吸收和生物处理的组合作用。废气首先被液体(吸收剂)有选择地吸收形成混合污水,再通过微生物的作用将其中的污染物降解。具体过程是:先将人工筛选的特种微生物菌群固定于填料上,当污染气体经过填料表面初期,可从污染气体中获得营养源的那些微生物菌群,在适宜的温度、湿度、pH值等条件下,将会得到快速生长、繁殖,并在填料表面形成生物膜,当臭气通过其间,有机物被生物膜表面的水层吸收后被微生物吸附和降解,得到净化再生的水被重复使用。
污染物去除的实质是以废气作为营养物质被微生物吸收、代谢及利用。这一过程是微生物的相互协调的过程,比较复杂,它由物理、化学、物理化学以及生物化学反应所组成。
生物净化法可以表达为:
污染物+O2→细胞代谢物+CO2+H2O
具体过程分为三步:
(1)废气同水接触并溶解到水中;
(2)水溶液中的污染物成分被微生物吸附、吸收,从水中转移至微生物体内;
(3)进入微生物细胞的污染物成分作为营养物质为微生物所分解、利用,从而使污染物得以去除。
◆特点
(1)不产生二次污染物,最后的产物是良性的;
(2)全自动控制,全天候工作,只需巡视,运行稳定可靠,适应不同条件的运行状况;
(3)处理效率高、去除效果明显;
(4)运行费用低,前期微生物驯化期间需要添加些营养物质,微生物挂膜后无需添加任何物质。
◆适用条件
适用于溶解性好,污染物浓度较低,可生化性较好的气体。在污水处理厂、垃圾填埋场、污泥处理场等场合应用较为广泛,且效果受到认可。
◆应用于石化行业
 采用经过专门培养、驯化的微生物菌种处理含有“三苯”的石化有机废气是可行的。微生物菌种同事对“三苯”之外的其他烃类物质也有一定的去除效果。另外,生物膜填料塔在停止运行期间,生物膜填料应该保持湿润状态,以维持微生物菌种的活性。在循环液流量过低或无流量的情况下,应停止废气进入填料塔,防止生物膜的干化、失效。

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