化學(xué)吸收法用于制藥企業(yè)廢水處理站廢氣除臭系統(tǒng)的調(diào)試與優(yōu)化

陳超宇，錢 薇，張浩哲

（1.浙江仁欣環(huán)科院有限責(zé)任公司，浙江 寧波 315199；2.杭州博盛環(huán)?？萍加邢薰?，杭州 310014）

制藥企業(yè)通常都配套有專門的生產(chǎn)廢水處理站，廢水處理站在運(yùn)行過程中不可避免地會(huì)產(chǎn)生惡臭氣體，對(duì)周圍大氣環(huán)境產(chǎn)生影響。惡臭氣體主要產(chǎn)生于廢水調(diào)節(jié)池、物化處理單元、厭氧處理池、好氧處理池、污泥濃縮池及污泥處理設(shè)備間。惡臭氣體的組分較為復(fù)雜，調(diào)節(jié)池和物化處理池的廢氣組分主要為廢水中的揮發(fā)性有機(jī)化合物，如芳香烴類、鹵代烴類等，而來自生化處理單元的惡臭氣體則以硫化氫、硫醇、硫醚及小分子脂肪酸等為主[1]。

由于廢水水處理站廢氣的特點(diǎn)，廠區(qū)周邊和一定距離內(nèi)會(huì)存在不同程度的異味，影響范圍大，往往成為企業(yè)被環(huán)保投訴的直接原因，因而臭氣濃度指標(biāo)已經(jīng)成為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)和治理的對(duì)象[2]。在浙江省，隨著《生物制藥工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB33/923-2014）的推行，臭氣濃度最高允許排放濃度從2 000 倍降至800 倍，日趨嚴(yán)格。

浙江省某生物制藥企業(yè)現(xiàn)有廢水站廢氣處理系統(tǒng)的臭氣濃度難以穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，其利用現(xiàn)有治理設(shè)備，對(duì)相關(guān)工藝參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行適當(dāng)改造，最終實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)排氣穩(wěn)定可靠達(dá)標(biāo)。本文主要針對(duì)案例進(jìn)行分析，為類似項(xiàng)目的升級(jí)改造提供一種技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上實(shí)用的解決思路。

1 廢氣處理現(xiàn)狀

項(xiàng)目企業(yè)主要產(chǎn)品為天然植物提取物和中藥提取物等，配套有一座廢水處理規(guī)模為300 t/d 的廢水處理站。廢水處理站的處理工藝流程如圖1所示。

圖1 項(xiàng)目企業(yè)廢水處理站工藝流程

現(xiàn)有廢水處理站調(diào)節(jié)池、混凝沉淀池、厭氧池、好氧池、污泥池及污泥壓濾機(jī)房采用加蓋、密閉隔斷等方式處理，廢氣收集后接入現(xiàn)有廢氣處理系統(tǒng)，廢氣總設(shè)計(jì)風(fēng)量為30 000 m3/h。廢氣處理系統(tǒng)采用UV 光解與水噴淋吸收組合工藝，工藝流程如圖2所示[3]。

圖2 廢水處理站廢氣處理系統(tǒng)工藝流程

廢氣處理系統(tǒng)的主要設(shè)備及參數(shù)如表1所示[4-5]。

表1 現(xiàn)有廢氣處理系統(tǒng)主要設(shè)備參數(shù)

為了了解廢氣處理系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況及處理效果，在企業(yè)正常生產(chǎn)條件下，進(jìn)行連續(xù)5日臭氣濃度指標(biāo)監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 某生物制藥企業(yè)廢水站廢氣處理系統(tǒng)進(jìn)出氣口臭氣濃度數(shù)據(jù)

實(shí)際檢測(cè)結(jié)果顯示，企業(yè)廢水站廢氣處理設(shè)施運(yùn)行情況較為平穩(wěn)，排氣筒臭氣濃度能穩(wěn)定在1 450倍以下，但已超出現(xiàn)行地方標(biāo)準(zhǔn)要求的800 倍，已經(jīng)屬于超標(biāo)排污的情況。

2 存在的主要問題

目前，3 級(jí)吸收塔均采用堿洗吸收，工藝參數(shù)單一，對(duì)水溶性較好及酸性廢氣處理效果尚可，對(duì)水溶性較差的組分去除效果不佳；堿洗吸收塔吸收液更換頻次不夠，導(dǎo)致吸收塔中存在無機(jī)鹽結(jié)晶的情況，進(jìn)而導(dǎo)致填料層及噴淋層堵塞，吸收塔實(shí)際吸收傳質(zhì)受到很大影響；堿洗吸收塔配套的水泵偏小，核算液氣比為1.3 L/m3，整體吸收傳質(zhì)效果不佳；紫外光催化設(shè)備燈管故障比例較高，點(diǎn)亮功率不足一半，原因是前置吸收塔除霧效果較差，導(dǎo)致大量水霧進(jìn)入紫外光催化設(shè)備，進(jìn)而導(dǎo)致紫外燈管發(fā)生故障。

系統(tǒng)設(shè)計(jì)處理風(fēng)量為30 000 m3/h，但實(shí)測(cè)風(fēng)量只有10 000 m3/h，原因是所選風(fēng)機(jī)風(fēng)壓不夠，無法達(dá)到風(fēng)機(jī)額定風(fēng)量，同時(shí)吸收塔填料存在堵塞的問題，導(dǎo)致吸收塔風(fēng)阻超出原有設(shè)計(jì)風(fēng)阻，進(jìn)一步影響了風(fēng)機(jī)的實(shí)際抽風(fēng)風(fēng)量?？偸占L(fēng)量不足，必然影響廢水站廢氣的收集效率，導(dǎo)致企業(yè)廠界臭氣濃度超標(biāo)。

3 優(yōu)化改造思路

一是對(duì)三級(jí)化學(xué)吸收塔的加藥方式進(jìn)行調(diào)整。第一級(jí)采用堿洗吸收除去廢氣中的酸性污染物；第二級(jí)則采用酸洗氧化吸收，將廢氣中堿性及還原性的污染物去除，氧化劑采用次氯酸鈉溶液；第三級(jí)采用堿洗吸收，可以去除過量的次氯酸[6]。具體的加藥量、氧化劑加藥品種、加藥方式通過調(diào)試確定。

二是調(diào)整現(xiàn)有吸收塔中吸收液的更換頻次，考慮到企業(yè)廢水站處理容量較大，為提高吸收液的處理效果，建議適當(dāng)提高吸收液的更換頻率，以確保吸收塔的吸收傳質(zhì)效果。三是將各級(jí)化學(xué)吸收塔配套的循環(huán)泵進(jìn)行更換，更換后吸收塔的液氣比應(yīng)至少達(dá)到4.0 L/m3。

四是對(duì)紫外光催化設(shè)備進(jìn)行維修，對(duì)故障的燈管進(jìn)行更換。同時(shí)，為避免液態(tài)水對(duì)設(shè)備運(yùn)行效果及燈管配件壽命的影響，在紫外光催化設(shè)備前設(shè)置一組除霧器，采用“填料除霧+絲網(wǎng)除霧”的組合除霧工藝，將水霧的影響控制在可接受范圍內(nèi)。五是對(duì)現(xiàn)有引風(fēng)機(jī)進(jìn)行更換，確保引風(fēng)機(jī)風(fēng)壓滿足系統(tǒng)風(fēng)阻的需求，并且在引風(fēng)機(jī)進(jìn)口段設(shè)置壓差變送器，風(fēng)機(jī)采用變頻控制，風(fēng)機(jī)頻率與壓差變送器進(jìn)行連鎖，以確保系統(tǒng)的實(shí)際收集風(fēng)量。改造后，廢氣處理系統(tǒng)的主要設(shè)備及參數(shù)如表3所示。

表3 改造后廢氣處理系統(tǒng)主要設(shè)備參數(shù)

4 改造后各處理單元參數(shù)

4.1 一級(jí)化學(xué)吸收塔工藝參數(shù)

一級(jí)化學(xué)吸收塔的運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化主要為藥劑選擇、pH 值控制、運(yùn)行液氣比和吸收液更換周期的選擇。一級(jí)化學(xué)吸收塔選擇藥劑為NaOH，將廢氣中酸性物質(zhì)通過中和反應(yīng)進(jìn)行去除，控制吸收液pH 值在8～9。運(yùn)行液氣比按照4.0 L/m3來運(yùn)行。吸收液更換頻次為每天2 次。

4.2 紫外光催化反應(yīng)器工藝參數(shù)

紫外光催化器前端增加填料除霧和絲網(wǎng)除霧器，將廢氣中的水霧充分去除。紫外光催化反應(yīng)器的運(yùn)行功率為8 kW。

4.3 二級(jí)化學(xué)吸收塔工藝參數(shù)

二級(jí)化學(xué)吸收塔的運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化主要為pH 值控制、運(yùn)行液氣比和吸收液更換周期的選擇。二級(jí)化學(xué)吸收塔選擇藥劑為NaClO 和硫酸，將廢氣中堿性及還原性物質(zhì)通過氧化還原反應(yīng)來去除，控制吸收液pH值在2～4，控制吸收液的氧化還原電位在600 mV以上。運(yùn)行液氣比按照4.0 L/m3來運(yùn)行。吸收液更換頻次為每天1 次。

4.4 三級(jí)化學(xué)吸收塔工藝參數(shù)

三級(jí)化學(xué)吸收塔的運(yùn)行參數(shù)優(yōu)化主要為pH 值控制、運(yùn)行液氣比和吸收液更換周期的選擇。三級(jí)化學(xué)吸收塔選擇藥劑為NaOH，將廢氣中參與的酸性物質(zhì)以及二級(jí)化學(xué)吸收塔中產(chǎn)生的次氯酸通過中和反應(yīng)來去除，控制吸收液pH 值在8～9。運(yùn)行液氣比按照4.0 L/m3來運(yùn)行。吸收液更換頻次為每天1 次。

5 改造后臭氣理效果

為了評(píng)價(jià)改造后廢氣處理系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行情況及處理效果，在正常生產(chǎn)工況下，本研究對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行連續(xù)5 d 臭氣濃度排放指標(biāo)監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)如表4所示。

根據(jù)表4 數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，改造后的廢氣處理系統(tǒng)排放口的臭氣濃度可以基本控制在800 倍以內(nèi)，臭氣去除效率可以至少達(dá)到78%，滿足地方標(biāo)準(zhǔn)中臭氣濃度排放限值的要求。

表4 改造后廢氣處理系統(tǒng)進(jìn)出氣口臭氣濃度數(shù)據(jù)

6 結(jié)論

在化工制藥企業(yè)中，廢水站廢氣不同于工業(yè)廢氣，具有風(fēng)量大、濃度低的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的吸附濃縮、催化氧化、蓄熱焚燒等工藝投資和運(yùn)行成本都非常高昂，難以適用。隨著新的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)日趨嚴(yán)格，原有的處理系統(tǒng)已很難保證穩(wěn)定達(dá)標(biāo)。

本項(xiàng)目利用現(xiàn)有的多級(jí)化學(xué)吸收加紫外光催化的多級(jí)處理設(shè)施，雖然采用傳統(tǒng)的相對(duì)低效的凈化工藝，但是通過優(yōu)化工藝參數(shù)，選用合理的藥劑和加藥方式，可以將臭氣濃度控制在標(biāo)準(zhǔn)要求的范圍內(nèi)。因此，化工制藥企業(yè)的廢水站廢氣治理系統(tǒng)的提升改造可以在基本不增加設(shè)備投資的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)治理效果的提升，該項(xiàng)目可以供同類性質(zhì)的廢氣治理工程參考。