農(nóng)藥生產(chǎn)車間及廢水站廢氣協(xié)同降解工程實例

彭 旭 ， 陳際雨

（1.中化藍(lán)天集團有限公司，浙江 杭州 310051；2.浙江藍(lán)天環(huán)保高科技股份有限公司，浙江 杭州 310018）

隨著我國農(nóng)業(yè)的高速發(fā)展，農(nóng)業(yè)病蟲害的防治環(huán)境更加嚴(yán)峻，農(nóng)藥生產(chǎn)規(guī)模隨之快速擴大。炔滿特、克螨特由于廣譜、低毒、高效，因而作為殺菌除蟲藥被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)之中[1-2]。而這一農(nóng)藥生產(chǎn)會產(chǎn)生含有苯系物為主的VOCs廢氣，同時企業(yè)污水站對其生產(chǎn)過程廢水進(jìn)行A2/O處理時會產(chǎn)生大量惡臭類氣體，這都將對周邊環(huán)境產(chǎn)生較大污染；如不進(jìn)行有效治理，不但影響廠區(qū)工作人員健康，同時也會遭到周邊居民的投訴[3]。

由于生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣成分復(fù)雜、處理難度大、毒性較強，故傳統(tǒng)方法對混合型有機廢氣的處理效果難以達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)[4]。本工程項目針對生產(chǎn)企業(yè)這一情況，采用臭氧氧化、光催化氧化、堿洗、活性炭吸附協(xié)同處理工藝；對農(nóng)藥生產(chǎn)車間（炔滿特、克螨特）及廢水站產(chǎn)生廢氣進(jìn)行處理；經(jīng)處理后，有害物質(zhì)得到有效去除，達(dá)標(biāo)后經(jīng)高空排放。

1 反應(yīng)機理及材料性能

1.1 臭氧氧化與光催化機理

臭氧及光催化氧化法是目前研究較多的一項高級氧化技術(shù)。臭氧是一種強氧化劑，它的氧化還原電位為2.07 eV，因此可以利用其氧化性對氣態(tài)污染物進(jìn)行分解并釋放出一定能量。本工程實例中該過程作為第一道工藝工序，在氣體混合緩沖罐中加入，同時為催化反應(yīng)提供部分臭氧，強化光催化效果。

光催化反應(yīng)，就是在光的作用下，催化劑吸收特定波長的電磁輻射，受激產(chǎn)生分子激發(fā)態(tài)，然后會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成新的物質(zhì)，或者變成引發(fā)熱反應(yīng)的中間化學(xué)產(chǎn)物。其主要包含3個基本反應(yīng)過程：（1）當(dāng)光輻射能hv大于催化劑禁帶寬度Eg時，光催化劑中的價帶電子受到激發(fā)；（2）e-越過禁帶，在導(dǎo)帶中出現(xiàn)正電空穴h+，其中h+具有氧化性，e-具有還原性；（3）電子、空穴遷移到催化劑表面，進(jìn)而形成氧化還原反應(yīng)體系。其主要反應(yīng)機理見圖1。

圖1 光催化氧化反應(yīng)過程Fig1 Photocatalytic oxidation process

形成的HO、H等自由基與強氧化性物質(zhì)O3，對廢氣中的有機物進(jìn)行強烈的氧化反應(yīng)，從而對其進(jìn)行降解；而O3在光催化作用下強化了HO的形成，最終污染物降解成CO2與H2O[5]。

1.2 堿洗與活性炭吸附機理

污水處理時會因微生物的分解作用，產(chǎn)生H2S、硫醇、硫醚、氨等刺激性臭味；且因其閾值較低，較低濃度的廢氣即可對周邊空氣環(huán)境產(chǎn)生重大影響。但其較好的水溶性以及易被堿液吸收的理化性質(zhì)，使得堿液吸收成為可能。本項目采用10%的氫氧化鈉作為廢氣淋洗劑[6]。

活性炭擁有巨大的比表面積，具有豐富的中微孔結(jié)構(gòu)與毛細(xì)管狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)具有很強的吸附能力。當(dāng)廢氣中待處理物質(zhì)與其接觸時，則被捕捉，起到了凈化廢氣的作用[7]。

2 廢氣處理工藝流程

采用的工藝流程圖及實物圖見圖2。從生產(chǎn)車間產(chǎn)生的工藝廢氣經(jīng)軸流風(fēng)機輸送，污水處理站產(chǎn)生的廢氣經(jīng)負(fù)壓收集 （廢氣風(fēng)機前設(shè)有除塵、除濕裝置），二者共同輸送至廢氣緩沖罐；兩路廢氣經(jīng)與臭氧在緩沖罐中充分混合后，進(jìn)入光催化氧化裝置進(jìn)行光解氧化，再經(jīng)過堿洗填料塔進(jìn)行物化噴淋吸收，經(jīng)除霧后進(jìn)入活性炭吸附裝置；最后經(jīng)離心風(fēng)機2抽離，高空達(dá)標(biāo)排放。

圖2 廢氣處理工藝流程圖與實物圖Fig 2 Waste gas treatment process flow diagram physical diagram

3 主要處理構(gòu)筑物與設(shè)備

3.1 廢氣輸送裝置與管路

生產(chǎn)車間工藝廢氣管路（?200 mm×10000 mm PP材質(zhì)，法蘭連接）鋼支撐固定。車間產(chǎn)生的廢氣，經(jīng)軸流風(fēng)機引至主風(fēng)管（?300 mm×10000 mm PP材質(zhì)，法蘭連接），由主風(fēng)管輸送至緩沖罐；廢水站產(chǎn)生的廢氣經(jīng)密閉（帶肋玻璃鋼結(jié)構(gòu)）負(fù)壓收集，經(jīng)離心風(fēng)機1輸送至緩沖罐 （?1500 mm×3000 mm，PP材質(zhì)）。

3.2 風(fēng)機系統(tǒng)

風(fēng)機引風(fēng)系統(tǒng)主要由4臺風(fēng)機構(gòu)成，軸流風(fēng)機2臺，其規(guī)格為：1500 m3/h、全壓300 Pa、N=300 W、玻璃鋼材質(zhì)；離心風(fēng)機1其規(guī)格為：4000 m3/h、全壓 1320 Pa、N=5.5 kW；離心風(fēng)機2其規(guī)格為：7000 m3/h、 全壓 2600 Pa，N=7.5 kW，防腐玻璃鋼材質(zhì)。

配套設(shè)備：電控系統(tǒng)3套，防爆、防水；鋼支撐基座4套。

3.3 廢氣協(xié)同處理系統(tǒng)

廢氣緩沖罐用來充分混合廢氣，起到均質(zhì)作用，同時也作為臭氧氧化裝置，其中臭氧發(fā)生器臭氧產(chǎn)量為 200g/h，臭氧濃度 10～40mg/L，N=5.0kW，配套電控系統(tǒng)一套（防爆），鋼支撐基座一套。

光催化氧化系統(tǒng)處理容量7000 m3/h，尺寸大小為：2.50 m×1.5 m×2.0 m，主體材質(zhì)為不銹鋼，內(nèi)部為紫外燈管以及催化劑涂層網(wǎng)，整體功率N=5.5 kW，壓降200 Pa。配套設(shè)施：電控系統(tǒng)一套（防爆），鋼砼基座。

物化洗滌系統(tǒng)由廢氣填料噴淋塔（帶除霧裝置）、循環(huán)水泵、加藥裝置以及排水系統(tǒng)組成。廢氣填料塔?1500 mm×4500 mm，填料層高度1.2 m（鮑爾環(huán) PP材質(zhì) 規(guī)格38 mm），液氣比3 L/m3，防腐循環(huán)泵流量21 m3/h，揚程28 m，N=4.5 kW；當(dāng)pH＜8時，噴淋循環(huán)液切換至廢堿槽，用于廢水調(diào)節(jié)池酸堿度調(diào)節(jié)，同時循環(huán)液重新加藥；整個裝置壓降700 Pa。配套設(shè)施：鋼砼基座，電控系統(tǒng)一套（防爆）。

經(jīng)過處理的廢氣再進(jìn)入活性炭固定床吸附裝置，主要用于去除未被完全去除的污染因子，其設(shè)計流量大小為7000 m3/h；尺寸大小為：2.7 m×1.5 m×1.5 m，填料體積 1.0 m3，主體材料 SUS304，內(nèi)含過濾網(wǎng)，壓降600 Pa；配套設(shè)施：鋼支撐基座1套。

4 處理效果評價

4.1 降解效果評價

廢氣處理的進(jìn)口與出口均有相應(yīng)的檢測口，用以檢測相應(yīng)的污染因子。

相關(guān)污染因子的檢測方法，按照表1相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測。

表1 檢測項目、方法和儀器一覽表Table 1 Inspection items,methods and instrument list

根據(jù)表1檢測方法，在環(huán)境溫度20℃，進(jìn)口廢氣流速14.9 m/s，出口廢氣流速16.6 m/s，標(biāo)態(tài)干廢氣流量 4.5×103～6.5×103m3/h， 獲得進(jìn)出口廢氣檢測濃度以及凈化效率，如表2所示。

表2 效果分析與評價Table 2 Analysis and evaluation of results

4.2 經(jīng)濟性評價

農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)廢氣具有成分復(fù)雜，處理難度大的特點。采用本項工藝技術(shù)協(xié)同處理廢氣時，主要消耗藥劑為堿液，而廢堿液經(jīng)適當(dāng)處理后用泵輸送至廢堿槽，供廢水調(diào)節(jié)池使用，減少了堿的用量。經(jīng)測算，堿液費用為12.11元/天，電費綜合計價343.2元/天，合計使用費用355.31元/天，單位處置費用0.0021元/m3。

5 結(jié)論

采用臭氧氧化、光催化氧化、堿洗、活性炭吸附協(xié)同處理工藝，對農(nóng)藥生產(chǎn)車間工藝廢氣以及廢水處理站生化處理廢氣進(jìn)行降解，處理效果好，排放符合 《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16297-1996）和 《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14554-93）；設(shè)備運行穩(wěn)定，運行費用低，為農(nóng)藥生產(chǎn)企業(yè)廢氣治理提供一定的借鑒。

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