含氮系列臭气被氧化分解成NH4+、NO2-、NO3-

点击次数:168   更新时间2018-08-19     【关闭分    享:

  本文为最新VOCs常见废气处理工艺方案。文章介绍了有机废气VOCs治理工艺:生物除臭工艺、低温等离子体技术、有机废气处理工艺、高能离子技术、吸附催化燃烧、RTO蓄热式氧化炉、光催化氧化工艺、化学吸收工艺、植物液除臭工艺。

  生物净化工艺能够有效的降解以上各行业相关系统产生的硫化氢、氨、甲烷、三甲胺、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯等污染物质,这些恶臭成分主要是水中有机物在缺氧条件下的产物。后段过滤床根据废气源条件可选配,以强化处理。(如活性炭吸附除臭、植物液除臭等)。

  各臭气源点的臭气经集气系统负压收集后,通过离心风机的抽送,被直接导入洗涤-生物滤床除臭设备。前段洗涤床具有有效除尘、调节臭气的湿温度、消减峰值浓度冲击、去除部分水溶性物质等功能。在后段的多级生物过滤床内,通过气液、液固传质由多种微生物将致臭物质降解。

  含硫系列臭气被氧化分解成S、SO32-、SO42-。硫黄氧化菌的作用是清除硫化氢、甲硫醇、甲基化硫等硫黄化合物。含氮系列臭气被氧化分解成NH4+、NO2-、NO3-,消化菌等氮化菌的作用是清除恶臭成分中的氮。当恶臭气体为H2S时,专性的自养型硫氧化菌会在一定的条件下将H2S氧化成硫酸根;当恶臭气体为有机硫如甲硫醇时,则首先需要异氧型微生物将有机硫转化成H2S,然后H2S再由自养型微生物氧化成硫酸根。H2S+O2+自养硫化细菌+CO2→合成细胞物质+SO42-+H2O

  制药、印染、制造、化工、化纤等行业在运作过程中会产生大量挥发性有机污染物(VOCs)传统的处理方法如吸收、吸附、冷凝和燃烧法等(详见:有机废气处理组合工艺),对于低浓度的VOCs很难实现,而光催化降解VOCs又存在催化剂容易失活的问题,利用低温等离子体处理VOCs可以不受上述条件的限制,具有潜在的优势。

  低温等离子废气处理设备已经还广泛的应用于环境保护、包装、纺织、塑料制品、汽车制造、电子设备制造、家电制造、计算机制造、手机制造、生物材料、卫生材料、医疗器皿、杀菌消毒、环保设备、石油天然气管道、供暖管道、化工子、半导体、航空航天等行业中。

  低温等离子体是继固态、液态、气态之后的物质第四态,当外加电压达到气体的放电电压时,气体被击穿,产生包括电子、各种离子、原子和自由基在内的混合体。放电过程中虽然电子温度很高,但重粒子温度很低,整个体系呈现低温状态,所以称为低温等离子体。低温等离子体降解污染物是利用这些高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物作用,使污染物分子在极短的时间内发生分解,并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的。

  DBD等离子体反应区富含极高的物质,如高能电子、离子、自由基和激发态分子等,废气中的污染物质可与这些具有较高能量的物质发生反应,使污染物质在极短的时间内发生分解,并发生后续的各种反应以达到讲解污染物的目的。与传统的电晕放电形势产生的低温等离子技术相比较,DBD等离子体技术放电量是电晕放电的50倍,放电密度是电晕放电的130倍。所以,传统低温等离子体技术只能用于室内空气异味治理,与其他低温等离子体技术相比较,DBD等离子体技术是唯一用于工业化工艺废气治理的技术。

  异味气体从气体收集系统收集后进入等离子体反应区,在高能电子的作用下,使异味分子受激发,带电粒子或分子间的化学键被打断,同时空气中的水和氧气在高能电子轰击下也会产生OH自由基、活性氧等强氧化性物质,这些强氧化性物质也会与异味分子反应,使其分解,从而促进异味消除。净化后的气体经排气筒高空排放。

  炭氢化合物(HC)是污染大气的重要污染物之一,其中包括简单的有机化合物。目前对于气态有机物污染物种类繁多,采用的治理的方法也有多种,常用的有:吸收法、吸附法、催化燃烧法、燃烧法、冷凝法等。这些方法应用中各有特点和利弊,需要根据污染程度、使用环境与条件来权衡。对于环保检查机构和污染治理方所共同关心的是:初次投资费、运行费用、二次污染、处理效果、维护等方面的问题。简而言之这些方法均能满足一定条件下气态污染物的处理。对于以上各种方法的适用范围以及特点叙述入如下图

  有机废气净化装置采用的是吸附法和冷凝法组合的方式净化有机废气。充分发挥两者的优点净化效率高,把它们的弊端进行可利用的转化,对吸附物的再生处理利用低温水蒸气脱附,恢复吸附体的活性,对脱附下来的有机物回收利用。对于有机废气的净化这是目前比较先进的治理方法。

  采用的处理方法是吸附法和催化法的组合,充分发挥两者的优点净化效率高,把它们的弊端进行可利用的转化,对吸附物的再生处理利用其本身催化燃烧的热量来进行脱附,恢复吸附体的活性,省去了二次能源,从而补偿了催化剂的价格问题。对于有机废气的净化这是目前比较先进的治理方法。

  3、对脱被附出来的有机成分的气体进行加热,使其达到催化燃烧所需要的温度进入催化燃烧床,这里说燃烧,实质是在催化剂的作用下进行快速激烈的氧化,将有机成分的炭氢分子氧化成CO2和H2O,再通过脱附风机,将其送入吸附床,直到脱附出来的有机成分的分子均被氧化为止,脱附过程即将进行完成。

  离子发生装置发射出高能正、负离子,它与空气中的有机挥发性气体分子(VOC)接触,打开VOC分子化学键,分解成二氧化碳和水;对硫化氢、氨具有分解作用,分解后的物质与空气中尘埃粒子及固体颗粒碰撞,使颗粒荷电产生聚合作用,形成较大颗粒靠自身重力沉降下来;同时有效地破坏空气中细菌生存的环境,降低空气中细菌浓度,并将其完全消除,从而使气体达到净化的目的

  本净化装置是根据吸附和催化燃烧两个基本原理设计的,即吸附浓缩-催化燃烧法。该除尘设备采用单床吸附净化有机废气和催化燃烧装置再生激活活性炭工作方式。先将有机废气用活性炭吸附低浓度的有机废气,当快达到饱和时停止吸附操作,然后用热气流将有机物从活性炭上脱附下来使活性炭再生;脱附下来的有机物已被浓缩(浓度较原来提高几十倍)并送往催化燃烧室催化转化成CO2和H2O排出;当有机废气的浓度达到2000ppm以上时,有机废气在催化床可维持自燃,不用外加热。燃烧后的尾气一部分排入大气,大部分送往吸附床,用于活性炭的脱附再生。这样可以满足燃烧和脱附所需热能,达到节能的目的,再生后的活性炭可用于下次吸附。

  有机废气吸附-催化催化工艺被广泛应用于涂装、印刷、机电、家电、制鞋、塑料及各种化工车间里挥发或泄漏出的有害有机废气的净化及臭味的消除等工程项目当中,最适用于较低浓度(50~1000ppm)的、不宜采用直接燃烧或催化燃烧法和吸附回收法处理的有机废气治理的案例。尤其对大风量的处理场合,均可获得满意的经济效益和社会效益。我公司通过众多的工程实例,不断的完善技术工艺,使装置更具实用性和安全性,在保证连续达标的前提下尽可能的减少能耗。

  RTO(RegenerativeThermalOxidizer,简称RTO),蓄热式氧化炉,是一种高效有机废气治理设备。其原理是在高温下将可燃废气氧化成对应的氧化物和水,从而净化废气,并回收废气分解时所释放出来的热量,废气分解效率达到99%以上,热回收效率达到95%以上。RTO主体结构由燃烧室、陶瓷填料床和切换阀等组成。根据客户实际需求,选择不同的热能回收方式和切换阀方式。

  蓄热式焚烧炉采用热氧化法处理中低浓度的有机废气,用陶瓷蓄热床换热器回收热量。其由陶瓷蓄热床、自动控制阀、燃烧室和控制系统等组成。其主要特征是:蓄热床底部的自动控制阀分别与进气总管和排气总管相连,蓄热床通过换向阀交替换向,将由燃烧室出来的高温气体热量蓄留,并预热进入蓄热床的有机废气;采用陶瓷蓄热材料吸收、释放热量;预热到一定温度(≥760℃)的有机废气在燃烧室发生氧化反应,生成二氧化碳和水,得到净化。

  1.光催化氧化是在外界可见光的作用下发生催化作用,光催化氧化反应是以半导体及空气为催化剂,以光为能量,将有机物降解为CO2和H2O及其它无毒无害成份。本公司利用人工紫外线光波作为能源,配合经我公司特殊处理后活性最强、反应效率最高的纳米TiO2催化剂,废臭气体经过处理后可达到净化的更理想的效果。2.在半导体光催化氧化反应中,通过紫外光照射在纳米TiO2催化剂上,纳米TiO2催化剂吸收光能产生电子跃进和空穴跃进,经过进一步的结合产生电子-空穴对,与废气表面吸附的水份(H2O)和氧气(O2)反应生成氧化性很活波的羟基自由基(OH-)和超氧离子自由基(O2-、0-)。能够把各种有机废气如醛类、苯类、氨类、氮氧化物、硫化物以及其它VOC类有机物及无机物在光催化氧化的作用下还原成二氧化碳(CO2)、水(H2O)以及其它无毒无害物质,经过净化之后的废气分子被活化降解,臭味也同时消失了,起到了废气除臭的作用,同时对管道内滋生的细菌病毒都可以有效的去除,由于在光催化氧化反应过程中无任何添加剂,所以不会产生二次污染,运行成本方面只是用到电能,无需经常更换配件,对于企业来的使用上是相当的节能环保。

  光催化氧化适合在常温下将废气臭气等有毒有害有味成份完全氧化净化成无毒无害味的低分子成份,适合处理高浓度(可用预处理的方式让浓度均匀通过)、气量大(设备可组合式处理)、分子结构稳定性强的有毒有害气体。

  光催化氧化利用人工紫外线灯管产生的真空波紫外光作为能源来活化光催化剂,驱动氧化-还原反应,而且光催化剂在反应过程中并不消耗,利用废气臭气表面中的水份和氧气作为氧化剂,有效地降解有毒有机废气体成为光催化高效净化、节约能源的最大特点。

  半导体光催化具有氧化性强的特点,对臭氧难以氧化的某些有机物如三氯甲烷、四氯化炭、六氯苯、都能有效地加以分解,最终还原为二氧化碳(CO2)、水(H2O)以及其它无毒无害物质,所以对难以降解的有机物具有特别意义,光催化的有效氧化剂是羟基自由基(OH-)和超氧离子自由基(O2-、O-),其氧化性高于常见的臭氧、双氧水、高锰酸钾、次氯酸等。

  光催化氧化对从烃到羧酸的种类众多有机物都有效,即使对原子有机物如卤代烃、染料、含氮有机物、有机磷杀虫剂也有很好的去除效果,只要达到一定的反应时间和反应环境配比即可达到完全氧化,可以说氢氧自由基的氧化对象几乎没有选择性,能跟任何现有物质反应。

  上表中包含了氨、硫化氢、甲硫醇、甲硫醚等恶臭气体的所有化学键键长、键能参数,而光解氧化除臭设备产生的185nm超强紫外线nm超强紫外线光波段中的成分广谱波长可短至100nm,其光子能量更高达800KJ/mol以上,几乎所有恶臭气体的分子链都可被打开,从而起到消除臭味的作用。

  化学洗涤法一般采用喷淋塔的形式对恶臭气体进行处理,喷淋塔属两相逆向流填料吸收塔。气体从塔体下方进气口沿切向进入净化塔,在风机的动力作用下,迅速充满进气段空间,然后均匀地通过均流段上升到填料吸收段。在填料的表面上,气相中污物与液相中物质发生化学反应。反应生成的可溶性盐随吸收液流入下部贮液槽。未完全吸收的气体继续上升进入喷淋段。在喷淋段中吸收液从均布的喷嘴高速喷出,形成无数细小雾滴与气体充分混合、接触、继续发生化学反应。在喷淋段及填料段两相接触的过程也是材热与传质的过程。通过控制空塔流速与滞贮时间保证这一过程的充分与稳定。对于某些化学活泼性较差的气体,尚需在吸收液中加入一定量的表面活性剂。塔体的最上部是除雾段,气体中所夹带的吸收液雾滴在这里被清除下来,经过处理后的洁净空气从净化塔上端排气管排入大气。

  采用填料塔对废气进行净化,适合于连续和间歇排放废气的治理;工艺简单,管理、操作及维修相当方便简洁,不会对车间的生产造成任何影响;适用范围广,可同时净化多种污染物;压降较低,操作弹性大,且具有很好的除雾性能;塔体可根据实际情况采用FRP/PP/PVC等材料制作;填料采用高效、低阻的鲍尔环,可彻底地去除气体中的异味、有害物质等。

  上个世纪七十年代初,国外就开始了从纯天然植物液中提取汁液消除恶臭的研究工作,并成功的从多种可食用的天然植物中得到可以消除不同异味的、多种型号的植物提取液在全球已经有超过八十个国家和地区在使用天然植物提取液异味控制技术消除各类环境异味,尤其是由有机物散发的恶臭。其重要特点是能够迅速消除臭味而不是暂时的掩盖臭臭味。

  ③天然植物液液滴具有很大的比表面积,具有很大的表面能。平均每摩尔约为几十千卡。这个数量级的能量已是许多元素中键能的1/3-1/2。溶液的表面不仅能有效地吸咐在空气中的异味分子,同时也能使被吸附的异味分子的立体构型发生改变,削弱了异味分子中的化合键,使得异味分子的不稳定性增加,容易与其他分子进行化学反应,植物液中的酸性缓冲液发生反应,最后生成无味、无毒的有机盐。

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