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煤化工污水廢氣處理UV光催化-活性炭法

2024-08-06 14:11:13 2

1、概況

隨著國家環(huán)保要求的日益嚴(yán)格,工業(yè)污水的處理工藝越來越完善,經(jīng)污水處理裝置處理后的污水應(yīng)滿足國家和地方政府的環(huán)保要求。

由于污水中存在揮發(fā)性的有機物,以及生化系統(tǒng)曝氣過程的存在,在污水處理過程中,會產(chǎn)生大量的廢氣,尤其在煤化工污水處理過程中,各污水處理設(shè)施和設(shè)備處于敞口狀態(tài),如曝氣池、沉淀池、A/O池等,在運行過程中都會逸散大量氣體,這些氣體以氨、硫化氫為主,此外還含有其他揮發(fā)性的有機物質(zhì)。

廢氣逸散后,會對污水處理設(shè)施的設(shè)備、管線、水池等造成腐蝕,大大降低了設(shè)備的使用壽命,給企業(yè)的安全生產(chǎn)帶來極大隱患。廢氣中的有害氣體若處理不當(dāng),還會對現(xiàn)場作業(yè)人員的健康造成危害,對周邊的大氣環(huán)境造成不良影響。

目前,污水廢氣的處理工藝主要有化學(xué)氧化法、生物法、光催化法、物理分離法等。

本研究針對煤化工污水處理裝置逸散廢氣的特點,采用UV光催化-物理吸附聯(lián)合工藝來處理煤化工的污水廢氣。

本工藝具有處理速度快、處理量大、不產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點,對企業(yè)的安全生產(chǎn)和大氣環(huán)境的改善有重要的現(xiàn)實意義,并且為煤化工行業(yè)污水廢氣的處理提供了參考。

2、工藝流程

煤化工行業(yè)是高耗水的行業(yè),在使用水的過程中產(chǎn)生了大量的廢水。廢水成分較復(fù)雜,以氨、硫化氫為主,此外還含有其他揮發(fā)性的有機物質(zhì)。污水處理工藝主要由預(yù)處理段、生物處理段、深度處理段及污泥處理段組成,廢氣主要來源為事故池、調(diào)節(jié)池、預(yù)曝氣池、生化反應(yīng)池(A/O)、污泥濃縮池。廢氣中氨濃度為4~8mg/m,硫化氫濃度為8~11mg/m,臭氣濃度約為700~1200(無量綱)。

廢氣處理工藝流程如圖1所示。

污水處理設(shè)備__全康環(huán)保QKEP

2.1 洗滌

目前,國內(nèi)外常用的去除廢氣中硫化氫、氨類物質(zhì)的方法為酸堿洗滌法,該方法投資小、運行費用低,去除氨、硫化氫等物質(zhì)的效率高。

(1)將收集起來的廢氣豎直通過含有填料的洗滌塔進(jìn)行凈化。清水與藥劑混合后的清液由噴淋系統(tǒng)噴灑到填料的頂部,流過填料后進(jìn)入水箱。清洗液可循環(huán)使用,根據(jù)pH值及自動加藥計量泵進(jìn)行補充。

(2)第一級洗滌處理。逆流式噴淋洗滌塔的底部是一個循環(huán)水槽,槽內(nèi)添加有堿性藥劑和強氧化性藥劑,水槽上方為進(jìn)氣口和布?xì)庋b置,廢氣由塔底向上流動;塔內(nèi)的中段有一層填料層,填料為聚丙烯拉西環(huán),借助于大面積的氣液接觸,使從填料層下部向上流動的臭氣經(jīng)填料空隙與由上而下噴淋的堿性洗滌藥劑充分接觸反應(yīng),從而將臭氣分子(主要為硫化氫等酸性成分)充分吸收,化學(xué)反應(yīng)式如下:

污水處理設(shè)備__全康環(huán)保QKEP

(3)第一級塔洗后的氣體經(jīng)除霧器除霧后離開噴淋塔,進(jìn)入第二級液噴淋塔進(jìn)行深度凈化處理。逆流式噴淋洗滌塔的底部是一個循環(huán)水槽,槽內(nèi)添加有酸液,水槽上方為進(jìn)氣口和布?xì)庋b置,廢氣由塔底向上流動;塔內(nèi)的中段有一層填料層,填料為聚丙烯拉西環(huán),借助于大面積的氣液接觸,使從填料層下部向上流動的臭氣經(jīng)填料空隙與由上而下噴淋的清水充分接觸并被吸收而去除,化學(xué)反應(yīng)式如下:

污水處理設(shè)備__全康環(huán)保QKEP

2.2 UV光催化

經(jīng)洗滌塔洗滌后的廢氣,其中含有氨、硫化氫等水溶性污染物被有效去除,其他非水溶性的污染物進(jìn)入UV光催化氧化設(shè)備,先經(jīng)過除霧段(二級絲網(wǎng))除霧,去除從堿洗滌塔排出的廢氣中的水分,經(jīng)除霧后的廢氣進(jìn)行光氧化處理。

UV光催化技術(shù)是以催化劑為核心形成的新型高效VOCs治理技術(shù)。催化劑可以高效捕獲氣相中的VOCs,從而實現(xiàn)VOCs的高效降解。

針對VOCs分子本身的物化特性以及大風(fēng)量、低濃度等工況條件,強化材料對VOCs的裂解速率、礦化效率和吸附速率等性能,在實際工況條件下,通過多種催化劑的配合使用,以實現(xiàn)治理效果的最優(yōu)化。

采用紫外光催化UV光解技術(shù)凈化廢氣,首先應(yīng)確定主要廢氣或惡臭物質(zhì)的各化學(xué)鍵鍵能,只有鍵能低于UV光子能量,才能被裂解,凈化效果才能得到保障。

常見化學(xué)鍵的鍵長與鍵能見表1。

污水處理設(shè)備__全康環(huán)保QKEP

由表1可以看出,這些鍵能絕大部分低于UV高效光子催化氧化設(shè)備的UV光子最高能量(704kJ/mol),所以,理論上,廢氣中的化合物都是能被裂解的。

廢氣分子只被裂解成原子、自由基是不夠的,還需通過臭氧將其氧化成穩(wěn)定的小分子,如CO2、HO等,從而達(dá)到廢氣凈化的目的。所以,需要有充分的氧氣被高能UV光照射生成臭氧。

通過UV-D波段內(nèi)的真空紫外線,促使有機廢氣物質(zhì)通過吸收該波段的光子,而該波段的光子能量大于絕大多數(shù)的化學(xué)鍵鍵能,從而使得有機物質(zhì)得以裂解;然后,再與經(jīng)裂解產(chǎn)生的臭氧發(fā)生反應(yīng),被氧化成簡單、無害、穩(wěn)定的物質(zhì),如H2OCO2等。

2.3 活性炭吸附

經(jīng)過以上工序的處理,廢氣中的大部分污染物已被除去。由于煤化工廢氣的成分比較復(fù)雜,因此,在UV光催化工序后,應(yīng)采用蜂窩狀活性炭吸附裝置來作為后段的處理裝置,以確保尾氣達(dá)標(biāo)排放。

活性炭是一種具有非極性表面、疏水性、親有機物的吸附劑,孔隙十分豐富。蜂窩狀的活性炭比顆粒狀的活性炭孔隙發(fā)達(dá),比表面積大,吸附效果更好。

最后,廢氣中殘留極低濃度的異味組分在煙囪中經(jīng)高壓霧化系統(tǒng)噴出的植物油霧狀顆粒轉(zhuǎn)化成非揮發(fā)性有化合物,有效去除空間內(nèi)有機廢物產(chǎn)生的異味。

3、工程運行情況

經(jīng)系統(tǒng)30d滿負(fù)荷運行的調(diào)試,各工藝處理單元運行正常。調(diào)試結(jié)束后,連續(xù)7d對廢氣排放指標(biāo)進(jìn)行了檢測。

廢氣處理效果見表2。

污水處理設(shè)備__全康環(huán)保QKEP

從表2可以看出,經(jīng)本工藝處理后:

(1)氨濃度降至0.7~1.2mg/m

(2)硫化氫濃度降至0.037~0.048mg/m。

(3)臭氣濃度降至12~19(無量綱)。

污水廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)達(dá)到《城鎮(zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB18918-2002)廠界二級排放標(biāo)準(zhǔn)。

4、結(jié)語

工程實踐證明,采用UV光催化-活性炭聯(lián)合工藝處理煤化工污水廢氣的工藝路線,收集的廢氣經(jīng)洗滌、UV光催化和活性炭吸附等工序處理后,能滿足煤化工污水處理過程中廢氣的處理需求,各項廢氣排放指標(biāo)均能達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)裝置標(biāo)定和環(huán)保部門驗收結(jié)果,煤化工污水處理裝置配套的廢氣處理裝置所采用的工藝技術(shù)可靠,操作簡單,針對性強,運行穩(wěn)定,處理后的廢氣能夠達(dá)標(biāo)排放,處理效果達(dá)到了同行業(yè)的先進(jìn)水平,為處理煤化工行業(yè)污水逸散廢氣提供了參考方案。(來源:唐山中浩化工有限公司)

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