危廢暫存庫廢氣處理探析

〔摘 要〕以杭州市第三固廢處置中心項目為例，對該項目評價區(qū)的廢氣排放限制進行了分析，介紹了基于該項目危廢品庫貨架式存儲方式的廢氣產排、逸散及收集情況。根據(jù)廢氣成分和環(huán)保要求，選擇采用“化學洗滌+UV光解+活性炭吸附”的凈化系統(tǒng)工藝，對各個設備的工作原理、系統(tǒng)設置、風量計算、設備選型等進行了分析，并根據(jù)運行效果，提出了廢氣處理系統(tǒng)未來改進優(yōu)化的建議。

〔關鍵詞〕危廢暫存庫；廢氣處理；化學洗滌；UV光解；活性炭吸附

中圖分類號：X701.7 " 文獻標志碼：B" 文章編號：1004-4345（2024）05-0053-05

Discussion and Analysis of Exhaust Gas Handling in Hazardous Waste Temporary Storage

FU Hongchun

（China Nerin Engineering Co.， Ltd.， Nanchang， Jiangxi 330038， China）

Abstract" Taking the Hangzhou No.3 Solid Waste Disposal Centre project as an example， the paper analyzes the flue gas emission limitations in the project's evaluation area， and introduces the generation， fugitiveness and collection of the exhaust gas based on the shelf-type storage mode of the hazardous waste storage. According to the composition of the exhaust gas and environmental protection requirements， the project selects the gas cleaning system that adopts the process of \"chemical scrubbing + UV photolysis + activated carbon adsorption\". Furthermore， the paper analyzes the working principles， system settings， calculation of air flow rate， equipment selection， etc. of the equipment， and puts forward the suggestions for future improvement and optimization of the exhaust gas handling system based on the operating results.

Keywords" "hazardous waste temporary storage; exhaust gas handling; chemical scrubbing; UV photolysis; activated carbon adsorption

危險廢物在處置過程中會產生大量的異味氣體，這些異味氣體主要是一些具有揮發(fā)性的有機物（VOCs）、硫化合物、氮化合物等，具有強烈的刺激性，可經呼吸道、眼、皮膚等不同途徑進入人體，對人體的神經系統(tǒng)損害極大。因此，必須采取切實可行的辦法，對其進行凈化處理，改善工人工作環(huán)境。本文以杭州市第三固廢處置中心項目為例，分析危廢品暫存庫的廢氣處理系統(tǒng)。

1" "廢氣排放要求

根據(jù)環(huán)評報告，該項目評價區(qū)大氣為二類環(huán)境功能區(qū)。廠界無組織粉塵，貯存、生產等過程產生的酸性氣體等排放執(zhí)行《大氣污染物綜合排放標準》（GB 16297—1996），揮發(fā)性有機物排放執(zhí)行《重點工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機物排放標準》（DB 3301/T 0277—2018），詳見表1。

項目貯運、生產過程中產生的NH3、H2S等惡臭氣體污染物濃度執(zhí)行《惡臭污染物排放標準》（GB 14554—93）中的二級新建標準限值，詳見表2。

2" "廢氣來源及收集

本項目危廢暫存庫采用貨架式存儲方式，并應用了中國瑞林的專利技術《一種開放式危險廢物暫存裝置》[1]，即將貨物放置于通風貨架內，通過控制貨架內的負壓，防止危廢品的廢氣逸散至整個車間。采用此局部通風的方式，可以有效減少系統(tǒng)的排風量。使氣產排情況見表３。廢氣收集的具體配置如圖1、圖2所示。

3" "廢氣處理系統(tǒng)技術

根據(jù)危廢車間產生的廢氣成分和環(huán)保要求，本項目選擇的凈化系統(tǒng)工藝為“化學洗滌+UV光解+活性炭吸附”。其中，化學洗滌主要除去廢氣中的氨和胺類、硫化氫、低級脂肪酸等惡臭物質；UV光解是利用特制的高能高臭氧UV紫外線光束照射廢氣，裂解有機或無機高分子惡臭化合物分子鏈，轉變?yōu)榈头肿踊衔?，達到清除異味的效果；活性炭吸附則主要是利用活性炭的物理吸附原理，吸附低濃度的有害物質[2]。通過三級串聯(lián)的臭氣治理措施，本項目廢氣凈化系統(tǒng)的處理效率可達到95%以上，確保惡臭廢氣排放滿足《惡臭污染物排放標準》（GB 14554—93）要求，VOCs濃度可達到《工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機物排放控制標準》（DB 12/524—2014）的要求。

3.1" 化學洗滌除臭原理

化學洗滌除臭技術是將惡臭氣體通過洗滌塔洗滌，去除臭氣中的固體污染物、油脂、溶于水的酸堿物質，并調節(jié)臭氣、溫度和濕度。洗滌分水洗和堿洗兩種，水洗通常只能去除可溶或部分微溶于水的惡臭物質，如氨等；堿洗則適于去除硫化氫、低級脂肪酸等酸性惡臭物質。因此，為了徹底去除廢氣中存在的各類不同酸性惡臭物質，廢氣凈化系統(tǒng)通常采用堿洗方式脫臭[3]。化學洗滌塔是在吸收器中填充不同型式的填料，并將吸收液噴灑在填料表面上，以覆蓋在填料表面上的液膜捕塵體捕集氣體中的污染物粒子。吸收塔頂部設有螺旋噴淋裝置，加壓吸收液形成水霧后，由噴淋裝置從上至下噴出，廢氣則在風機的作用下從吸收塔底部進入，由下向上運動。在多面空心球填料的表面，具有相反運動方向的廢氣與水霧充分接觸，廢氣中的可溶性、酸性及可氧化分解污染物很快被吸收于吸收液中，從而達到吸收去除的目的。

3.2" 紫外光催化除臭原理

紫外光催化除臭是利用特制的高能高臭氧UV紫外線光束照射廢氣，裂解工業(yè)廢氣（氨、三甲胺、硫化氫、甲硫氫、甲硫醇、甲硫醚、二甲二硫、二硫化碳和苯乙烯、硫化物H2S、VOC類、苯、甲苯、二甲苯等）分子鏈結構。在高能紫外線光束照射下，有機或無機的高分子惡臭化合物分子鏈，會降解轉變成低分子化合物，如CO2、H2O等。另外，利用高能高臭氧UV紫外線光束分解空氣中的氧分子，會產生游離氧，即活性氧。游離氧所攜正負電子不平衡，所以需與氧分子結合，進而產生臭氧。臭氧對有機物具有極強的氧化作用，對工業(yè)廢氣及其它刺激性異味有清除效果。

3.3" 活性炭吸附除臭原理

活性炭是一種很細小的炭粒，有很大的內表面積，而且炭粒中還有更細小的孔隙，又稱毛細管。這種毛細管具有很強的吸附能力?；钚蕴课骄褪抢没钚蕴康倪@種多孔性固體表面將廢氣中的一種或多種有害物質積聚或凝結在吸附劑的表面從而達到分離的目的。這是一種常用的廢氣凈化方法，由于吸附的效率很高，而吸附劑的容量有限，因而往往適用于處理低濃度廢氣和凈化要求高的場合[4]。

4" "主要設備的選型

整個危廢暫存庫共36排通風貨柜，每臺貨柜的體積為208 m3，貨柜的換氣次數(shù)取16次/h，系統(tǒng)的計算風量為1.2×105 m3/h，共選用2套廢氣處理裝置，單套設備的計算風量為6.0×104 m3/h，考慮系統(tǒng)的漏風等因素，單套設備的設計風量為6.7×104 m3/h。

4.1" 化學洗滌塔

化學噴淋塔位于光催化的前端，采用的是填料式洗滌塔，主要由貯液箱、水泵、填料層、噴淋段、進風段、支撐層、脫水填料層、出風段和排水系統(tǒng)等組成，其中噴淋層設置有兩層。填料式洗滌塔結構形式見圖3。根據(jù)該設備氣體與洗滌液為對流的方式，塔體空塔風速1～2 m/s，氣體與填料的接觸時間不小于1 s[5]。每臺洗滌塔堿液箱容積為2 m3，堿液為質量分數(shù)為30%的氫氧化鈉溶液，另配1臺機械隔膜計量加藥泵，加藥泵流量為25 L/h。

其他設備選型要求：1）材質要求。噴淋塔主體材質采用FRP材質，主要組成材質包括乙烯基環(huán)氧樹脂（性能不低于上緯901乙烯基樹脂）及無堿玻璃纖維合成的高強度復合性玻璃鋼材料，外層設置抗紫外線膠衣，外殼厚度≥12 mm；噴淋填料采用PP多面空心球，尺寸為ψ76 mm，比表面積 ≥ 200 m2/m3，空隙率≥90%；供水管使用UPVC管，使用壽命長。2）噴嘴要求防腐、防堵，方便清洗及更換。3）洗滌塔出口設置兩級除霧器（165 mm PP折流板+100 mm PP絲網除霧器），保證除霧效率在95%以上，避免對后續(xù)光催化處理工藝段產生影響。4）噴淋塔的液氣比為1.0～1.5 L/m3，循環(huán)水泵采用耐化學腐蝕的水泵（1用1備）。5）自動化設備要求。循環(huán)水箱中需設置帶4～20 mA信號的磁翻板液位計、pH計、壓差變送器，使信號能夠輸出至電控柜PLC；提供低液位保護及自動補水功能，并配置自動返清洗裝置；每個洗滌塔上配備壓差變送器，用于實時監(jiān)控填料壓損，填料堵塞時自動啟動反清洗；酸、堿洗滌塔循環(huán)水箱中應配置pH計，監(jiān)測循環(huán)液的pH值，控制隔膜計量泵自動加藥。6）設備阻力小，阻力≤1 000 Pa。

4.2" UV光解設備

光催化氧化反應是以半導體及空氣為催化劑，以光為能量，將有機物降解為CO2和H2O。光催化段過濾風速要求lt;2 m/s，1#、2#、4#系統(tǒng)有效停留時間≥2 s，3#系統(tǒng)有效停留時間≥4 s。光催化設備從功能上分為箱體、預處理干燥段、催化段、紫外線段等組成[6]。1）箱體。戶外安裝，設備整體機材料應采用環(huán)保、防火、隔熱、防水、防腐蝕、防銹等功能的全不銹鋼304材料制作；殼體由304不銹鋼板制作，厚度≥2.5 mm；框架也應采用不銹鋼型材。壓損不得大于300 Pa。設備殼體需考慮防靜電接地措施。2）預處理干燥段。設備前端設置預處理干燥段，采用不銹鋼304材質絲網除霧器，對氣體進行再一次脫水干燥處理。3）催化段。材料采用TiO2或貴金屬；催化網阻力不得大于50 Pa。4）紫外線段。要求所配燈管規(guī)格為長1.5 m，功率不低于100 W。紫外燈管使用壽命應不低于10 000 h；紫外燈和臭氣的有效接觸時間（1#、2#、4#系統(tǒng)有效停留時間）應≥2 s，3#系統(tǒng)有效停留時間應≥4 s。

4.3" 活性炭吸附設備

活性炭吸附裝置主要由活性炭層、承托層、壓差控制系統(tǒng)、填裝口、卸料口等組成，應用于廢氣處理系統(tǒng)的末級處理。利用活性炭固體表面上存在著未平衡和未飽和的分子引力或化學健力，廢氣通過管道進入箱體后，與活性炭表面接觸并被吸附凈化。因此當此固體表面與氣體接觸時，就能吸引氣體分子，使其濃聚并保持在固體表面，污染物質從而被吸附，廢氣經過濾器后，凈化氣體高空達標排放。1）活性炭設備過濾風速lt;0.5 m/s，活性炭與臭氣有效接觸時間≥1 s。2）塔體材質為SUS304，厚度≥2.5 mm，框架采用不銹鋼型材。設備殼體需考慮防靜電接地措施。設置壓差變送器，用于實時監(jiān)控活性炭壓損，便于及時更換維護。3）本項目總供貨活性炭量為100 t（初次填裝量），每臺活性炭設備活性炭填裝量要求使用周期不小于3個月。4）設備阻力小，阻力≤1 200 Pa。5）活性炭吸附采用的活性炭要求為煤質柱狀炭，粒徑為4 mm，碘吸附值要求不小于850 mg/g，水分不大于5%，灰分不大于15%，四氯化碳吸附率不小于50%，強度不小于93%，裝填密度500～600 kg/m3?；钚蕴技夹g指標見表4。6）為減少勞動強度，避免在更換活性炭時操作人員吸入有害物質，購置設備時需考慮方便拆卸的活性炭存儲裝置，且要在維護和更換活性炭時也能確保工作環(huán)境安全。

4.4" 風機

該項目風機選用變頻風機，以適應各種不同工藝生產周期的排煙量需要。風機的選型不僅需要根據(jù)系統(tǒng)所需風量、風壓進行確定，還需考慮漏風安全系數(shù)和阻力損失安全系數(shù)。風機造型風量、風壓計算公式分別見式（1）、式（2）。

L'=KL×L" " " （1）

P'=Kp×P" " " （2）

式中：L為系統(tǒng)的風量，m3/h；P為系統(tǒng)的設計風壓，Pa；KL為風量附加安全系數(shù)，KL=1.05～1.15；KP為風壓附加安全系數(shù)，取Kp=1.15～1.30。

系統(tǒng)管道的壓力損失，包括沿程阻力損失和局部阻力損失。系統(tǒng)通常運行情況下，最終的排煙溫度大于80 ℃，煙囪的熱抬升力大于煙囪本體的阻力損失，故在計算系統(tǒng)壓力損失的時候煙囪的壓損不予計算。沿程壓力損失、局部壓力損失、總壓力損失計算公式分別見式（3）～式（5）。

Pm＝ " " "（3）

Pz= "" " " " " （4）

P=Pm+Pz" " " " " " " " （5）

式中：Pm 為沿程壓力損失，Pa；Pz 為局部壓力損失，Pa；P 為系統(tǒng)的總壓力損失，Pa；λ為沿程阻力系數(shù)； L為管段長度，m；d為管徑，m；v 為管道內煙氣流速，m/s；ρ為煙氣密度，kg/m3。經計算，最大排風量時，系統(tǒng)的最不利環(huán)路的壓力損失為2 000 Pa（不含廢氣處理設備的壓損）。

綜上，經計算單臺風機所需風量為67 000 m3/h，所需風壓為4 200 Pa。共選用2臺不銹鋼離心風機，L=67 000 m3/h，全壓H=4 200 Pa。

5" "運行效果及改進建議

綜上所述，廢氣處理系統(tǒng)地解決了車間廢氣的逸散問題。在確保廢氣處理系統(tǒng)運行效果的前提下，本次設計還減小了廢氣系統(tǒng)的處理風量，節(jié)約了設備一次投資和運行成本。但通過對暫存庫運行情況的考察，筆者認為該系統(tǒng)依舊存在有待改進的方面：1）由于貨架較多，各抽風口未設置壓力檢測裝置，在系統(tǒng)調試階段，無法準確的判斷各點是否達到壓力平衡，調試較困難。建議在各排煙口增設壓力檢測裝置。2）在活性碳箱入口處增設干燥裝置，減少水汽進入，以延長活性碳的使用壽命，節(jié)省成本。3）增加活性碳失效檢測裝置，以便系統(tǒng)能高效運行，滿足環(huán)保排放要求。

參考文獻

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