江蘇省環(huán)科院環(huán)境科技有限責(zé)任公司 康凱

VOCs廢氣主要是由一系列具有特殊氣味的有機(jī)氣體構(gòu)成，具有一定的揮發(fā)性、刺激性、毒性及致畸致癌性。VOCs氣體外部來(lái)源主要是工業(yè)制造以及化工燃料、涂料的使用；而內(nèi)部產(chǎn)因主要是家庭環(huán)境中含VOCs成分的產(chǎn)品的使用。為了保護(hù)生態(tài)環(huán)境，同時(shí)也出于保障社會(huì)大眾的身體健康的考慮，人們迫切需要對(duì)這類(lèi)廢氣進(jìn)行充分收集和集中處理，確保其最終排出物沒(méi)有任何污染性以及危害性。

一、污染形成原理

在焦化工業(yè)中，環(huán)境污染是不可避免的問(wèn)題，主要原因是在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生大量污染物，排放出的污染物含有大量有毒物質(zhì)顆粒。同時(shí)，在焦?fàn)t中，煤炭經(jīng)過(guò)結(jié)焦和干餾等工序，會(huì)產(chǎn)生大量的污染物；在產(chǎn)生回收階段、放散煤氣凈化、焦?fàn)t荒煤氣泄漏時(shí)，會(huì)產(chǎn)生眾多氣態(tài)污染物，如含硫化合物、一氧化碳、氮氧化物、揮發(fā)性有機(jī)物等。目前，研究人員已經(jīng)確定有100多種VOCs，其中包括酮類(lèi)、醛類(lèi)、芳烴、烯烴、烷烴等物質(zhì)，且大部分都具有刺激性氣味，以及濃烈的臭味，嚴(yán)重危害人體健康。

二、工藝流程

洗滌塔清潔后處理洗滌塔前的煤氣管道、罐內(nèi)氣體流出量、剩余氨沖洗池、罐內(nèi)氣體排出量、罐內(nèi)氣體排出量、氣漏堵塞和有效清除排氣閥廢氣污染。與此同時(shí)，洗滌劑被導(dǎo)向蒸餾氨系統(tǒng)，生產(chǎn)硫磺和硫酸產(chǎn)品，以便集中回收危險(xiǎn)廢物。

三、全負(fù)壓技術(shù)在焦化廢氣治理中的應(yīng)用

（一）控制裝煤廢氣

在控制裝煤廢氣時(shí)，需要注意三點(diǎn)。第一，可以采用集氣管負(fù)壓、高壓氨水噴射、調(diào)節(jié)單孔炭化室等方式，實(shí)現(xiàn)無(wú)煙裝煤，使裝煤車(chē)得到最大化利用。在密閉裝煤車(chē)中，需要使用特殊的密封結(jié)構(gòu)，將裝煤底座與內(nèi)外套，設(shè)置雙層導(dǎo)套，從而確保有組織地排放裝煤煙氣。第二，在調(diào)節(jié)單孔炭化室的壓力過(guò)程中，需要設(shè)置自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置，將其設(shè)置在集氣管與上升管之間，可以合理調(diào)節(jié)煤氣流量。第三，不管是結(jié)焦過(guò)程中，還是裝煤過(guò)程中，都需要在集氣管的斷面處引入荒煤氣，可對(duì)炭化室起到良好的穩(wěn)定作用，減少無(wú)組織排放廢氣的情況。需要特別注意的是，該技術(shù)可以輔助使用高壓氨水噴射技術(shù)，能獲得較好的廢氣處理效果。

（二）廢氣回收控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)

回收控制系統(tǒng)有兩個(gè)控制裝置，每一個(gè)控制兩個(gè)控制閥，控制設(shè)備1（壓縮空氣調(diào)節(jié)閥）0-50%運(yùn)行（反作用力），控制回收裝置中氮的大?。桓郊?（排氣修整閥）規(guī)定了在50%至100%的運(yùn)行活動(dòng)中進(jìn)入完全負(fù)氣排氣體積的報(bào)廢供應(yīng)系統(tǒng)的尺寸。如果輸出信號(hào)為50%，則設(shè)備1完全關(guān)閉，設(shè)備2也完全關(guān)閉，PID控制激活。正偏差表示PID調(diào)節(jié)器種子增加50%，調(diào)節(jié)裝置1保持靜止，調(diào)節(jié)器單元2逐漸激活，恢復(fù)器增加（壓力降），直到達(dá)到指定的值。當(dāng)偏差為負(fù)時(shí)，PID控制減弱50%，調(diào)節(jié)裝置2完全關(guān)閉，調(diào)節(jié)裝置1逐漸激活，回收裝置（壓力增大）減小，直至接近指定值。

（三）等離子廢氣處理

等離子廢氣處理設(shè)備是在電場(chǎng)力的作用中，高能離子器產(chǎn)生a離子，這種離子與氧離子發(fā)生反應(yīng)，可以將氧分子變成正氧離子、負(fù)氧離子、臭氧等不同的形式，與廢氣組分發(fā)生氧化反應(yīng)，將廢氣中的污染物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，變成無(wú)污染、無(wú)毒害的物質(zhì)。該設(shè)備價(jià)格低，能耗不大，運(yùn)行管理簡(jiǎn)單，對(duì)除臭有一定效果，曾一度十分流行。但該設(shè)備在有機(jī)廢氣濃度較高時(shí)，存在爆炸風(fēng)險(xiǎn)，在選用前，必須做好廢氣爆炸限計(jì)算。

（四）廢氣燃燒處理治理技術(shù)

廢氣燃燒處理治理技術(shù)指將廢氣進(jìn)行燃燒處理后再通過(guò)有組織排放，廢氣燃燒處理治理技術(shù)能夠?qū)U氣進(jìn)行良好處理。在運(yùn)用廢氣燃燒處理治理技術(shù)的過(guò)程中，其主要方式分為兩種：蓄熱燃燒處理技術(shù)和催化燃燒處理技術(shù)。蓄熱式燃燒處理技術(shù)由換向閥、燃燒裝置、排煙機(jī)以及蓄熱室等部分組成。在運(yùn)用蓄熱式燃燒處理技術(shù)的過(guò)程中，其主要工作原理如下：首先將燃燒裝置設(shè)定成為工作狀態(tài)，在此基礎(chǔ)上燃燒介質(zhì)也就是廢氣會(huì)通過(guò)換向閥進(jìn)入到蓄熱室中，蓄熱室當(dāng)中會(huì)產(chǎn)生高溫蓄熱體，而這些高溫蓄熱體能夠控制燃燒介質(zhì)溫度，使得燃燒介質(zhì)溫度低于爐溫，然后燃燒介質(zhì)就會(huì)通過(guò)火道而進(jìn)入爐內(nèi)，這種情況下就能夠?qū)崿F(xiàn)彌散混合燃燒。

（五）生物處理技術(shù)

該技術(shù)主要原理為借助微生物技術(shù)將VOCs廢氣中的有毒以及有害氣體等進(jìn)行生物化處理，使其轉(zhuǎn)變?yōu)樗⒍趸嫉葻o(wú)害物質(zhì)以及其它細(xì)胞物質(zhì)形式。該技術(shù)實(shí)現(xiàn)主要分為兩個(gè)流程，依次為生物吸收法以及過(guò)濾法。首先對(duì)微生物以及營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)等進(jìn)行合理配比得到目的懸浮液，隨后將VOCs廢氣通入，確保微生物與廢氣之間的可靠充分接觸，直至達(dá)到能夠被微生物降解的效果；再對(duì)殘留處理液進(jìn)行過(guò)濾，實(shí)現(xiàn)完整的VOCs廢氣生物化處理。在整個(gè)生物處理技術(shù)流程中，洗滌器是其核心所在。作為重要的反應(yīng)容器，洗滌器主要包含吸收室以及再生池兩個(gè)處理環(huán)境，同時(shí)其內(nèi)部還形成了活性泥系統(tǒng)。當(dāng)VOCs廢氣由下而上流入吸收室時(shí)，相關(guān)生物懸浮液則自上而下噴灑下來(lái)，由此實(shí)現(xiàn)了VOCs廢氣與微生物之間的有效接觸。之后，充分吸收了VOCs廢氣的微生物懸浮液則會(huì)被排至再生池，在空氣環(huán)境下實(shí)現(xiàn)再生，由此產(chǎn)生的新鮮物料則會(huì)進(jìn)一步返回至吸收室頂端，實(shí)現(xiàn)了洗滌器內(nèi)的微生物處理閉環(huán)；而得到初步凈化后的VOCs廢氣則會(huì)從洗滌器的頂端排出。除此之外，用于過(guò)濾的生物濾池同樣也是生物處理技術(shù)流程中的重要組成部分。其主要工藝操作利用增濕器的工作原理，將VOCs廢氣等提升至一定的濕度之后，通入生物濾池中。一般情況下，濾池內(nèi)會(huì)預(yù)置大量的生物活性填料層，一般為0.5-1米左右。初次處理后的VOCs廢氣等自下而上進(jìn)入生物活性填料層內(nèi)，利用微生物的分解作用，對(duì)其進(jìn)行二次充分處理，達(dá)到過(guò)濾效果。

（六）光氧催化

被公認(rèn)為目前治理空氣污染最理想材料的納米二氧化鈦，具有防污除臭、凈化空氣、抗菌防霉等功效。納米二氧化鈦借助光能，可以釋放出具有極大活性的空穴電子對(duì)，隨后與空氣中的細(xì)菌和有機(jī)物進(jìn)行降解反應(yīng)。二氧化鈦光觸媒僅為反應(yīng)提供條件與場(chǎng)所，本身并不參與反應(yīng)，所以可永久循環(huán)使用，且天然無(wú)毒害作用。所述納米TiO2光觸媒的光源為紫外光，紫外光照射在納米TiO2上，激發(fā)在價(jià)電的電子躍遷至導(dǎo)帶成為自由電子，使原價(jià)帶出現(xiàn)帶正電的空穴，從而促使空穴電子對(duì)的形成?？昭娮訉?duì)具有極高的能量，納米TiO2利用空穴的氧化性與自由電子的還原性，與空氣中的水和氧氣進(jìn)行氧化反應(yīng)，成為擁有極強(qiáng)氧化性的羥基（-OH）。羥基可以和有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)，使有機(jī)物中原子團(tuán)和O2分子發(fā)生連鎖反應(yīng)，最后將有機(jī)物分解為CO2與H2O；羥基還能夠打破細(xì)菌的細(xì)胞膜，從而使其細(xì)胞質(zhì)流失，細(xì)胞核被氧化，細(xì)胞被滅活，達(dá)到消毒殺菌的作用。

（七）活性炭吸附治理技術(shù)

活性炭吸附治理技術(shù)主要是依靠活性炭作為吸附工具的治理技術(shù)形式。在運(yùn)用活性炭吸附治理技術(shù)的過(guò)程中，由于活性炭具備較強(qiáng)的吸附能力，并且在活性炭的表面存在著數(shù)量較多的微孔，與此同時(shí)活性炭表面還存在著非常豐富的化學(xué)基因。當(dāng)活性炭與廢氣之間產(chǎn)生接觸之后，活性炭以及廢氣之間能夠迅速產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，將廢氣當(dāng)中存在的物質(zhì)以及微量元素都吸附在活性炭表面，對(duì)廢氣產(chǎn)生非常好的過(guò)濾效果。但是在實(shí)際運(yùn)用活性炭吸附治理技術(shù)的過(guò)程中，對(duì)于具備較高含油量以及脂肪的廢氣處理而言，卻不能夠到很好的效果。不僅如此，在此過(guò)程中由于活性炭本身存在著吸附性較強(qiáng)的特點(diǎn)，這種情況會(huì)導(dǎo)致活性炭產(chǎn)生飽和現(xiàn)象，需要更換活性炭才能夠繼續(xù)使之產(chǎn)生作用，這種現(xiàn)象能夠反映出所運(yùn)用的活性炭數(shù)量越多，成本就會(huì)越高。因此在實(shí)際運(yùn)用活性炭吸附處理技術(shù)的過(guò)程中，需要建立在廢氣治理工藝實(shí)際情況基礎(chǔ)上，合理選擇運(yùn)用才能夠達(dá)到真正的處理效果。

（八）壓力原理的治理技術(shù)

首先，膜分離。這種治理技術(shù)是企業(yè)治理VOCs廢氣的常用技術(shù)。在VOCs廢氣之中，不一樣的成分在壓力作用下，透過(guò)膜的程度有一定的差別。膜分離技術(shù)可以使用以上特征，分離廢氣里面的一些組分，繼而讓其有效凈化和提純。膜分離的效果對(duì)膜材料依賴(lài)性較大，經(jīng)常采用硅膠材料，使用效果良好。該技術(shù)優(yōu)點(diǎn)就是分離率較高，可是使用成本也很高。在以后，探索全新的膜材料，是普及該種技術(shù)的重點(diǎn)之所在。其次，冷凝技術(shù)。為達(dá)到國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，通常需要把油氣下降至-110℃，現(xiàn)階段使用的冷凝技術(shù)的步驟就是：1.預(yù)冷溫度為4℃；2.在-30℃下開(kāi)展冷凝工藝；3.冷凝至-75℃。該種技術(shù)用來(lái)治理VOCs廢氣，突出對(duì)氣體加以冷卻和加壓，經(jīng)過(guò)這一過(guò)程，讓氣體里面的有機(jī)物慢慢達(dá)到飽和狀態(tài)，繼而分離。

四、結(jié)束語(yǔ)

全負(fù)壓焦化工藝污染氣治理技術(shù)是在全負(fù)壓焦化工藝基礎(chǔ)上進(jìn)行的創(chuàng)新開(kāi)發(fā)，工藝擁有多項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)，流程簡(jiǎn)單，易于操作，運(yùn)行穩(wěn)定性高，其技術(shù)的先進(jìn)性和獨(dú)創(chuàng)性對(duì)焦化行業(yè)具有較高的推廣價(jià)值。全負(fù)壓焦化工藝污染氣治理技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用，提高了焦化污染氣治理技術(shù)的自控管理水平，提升了企業(yè)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)能力，推動(dòng)了企業(yè)的科技進(jìn)步，有效解決了多年困擾焦化廠(chǎng)廢氣污染的環(huán)境難題，對(duì)遏制大氣污染，改善環(huán)境，提升環(huán)保效益具有重大的意義。