第6章--其他大气污染物的净化-大气污染控制工程ppt课件.ppt

第第6章章 其他大气污染物的净化技术其他大气污染物的净化技术n学习要点：学习要点：n本章主要介绍除二氧化硫之外其他气态污染物的净化方法。主要包括氮氧化物、酸雾、有机废气、恶臭等废气的净化。通过本章的学习，了解各种气态污染物的来源、性质和净化控制方法，掌握处理各种气态污染物的技能，能对各种气态污染物进行合理的控制和处理净化。6.1 烟气中烟气中NOx的净化技术的净化技术nNOx主要来自燃料的燃烧过程，约占总产生量的80。另外，化学工业中如硝酸、硫酸、氮肥、染料、电镀等生产过程均排放出不同数量的NOx。n脱除烟气中的NOx称为烟气脱氮。主要有吸收法、吸附法和催化还原法等，主要方法见表6-1。表表6-1 各种处理方法各种处理方法净化方法要点催化还原法非选择性催化还原法选择性催化还原法用CH4、H2、CO及其他燃料气作还原剂与NOx进行催化还原反应。废气中的氧参加反应，放热量大选择性催化还原法用NH3作还原剂将NO催化还原为N2。废气中的氧很少与NH3反应，放热量小液体吸收法水吸收法用水作吸收剂对NO进行吸收，吸收效率低，仅可用于气量小、净化要求不高的场合，不能净化含NO为主的NO稀硝酸吸收法用稀硝酸作吸收剂对NO进行物理吸收与化学吸收。可以回收NO，消耗动力较大碱性溶液吸收法用NaOH、Na2SO3、Ca(OH)2、NH4OH等碱液作吸收剂对NO进行化学吸收，对于含NO较多的NO废气，净化效率低氧化-吸收法对于含NO较多的NO的废气，用浓HNO3、O3、NaClO、KMnO4等作氧化剂，先将NO中的NO部分氧化成NO2，然后再用碱溶液吸收，使净化效率提高吸收-还原法将NO吸收到溶液中，与(NH4)2SO3、(NH4)HSO3、Na2SO3等还原剂反应，NO被还原为N2，其净化效果比碱溶液吸收法好络合吸收法利用络合吸收剂FeSO4、Fe()-EDTA及Fe()-EDTA-Na2SO3等直接同NO反应，NO生成的络合物加热时重新释放出NO，从而使NO能富集回收吸附法用丝光沸石分子筛、泥煤、风化煤等吸附废气中的NO，将废气净化6.1.1液体吸收法液体吸收法n液体吸收法是用水或酸、碱、盐的水溶液来吸收废气中的NOx，以达到净化目的。由于吸收剂种类较多，来源广，适应性强，因此得到广泛应用。按吸收剂的种类可分为水吸收法、酸吸收法、碱吸收法、氧化吸收法、还原吸收法和配位吸收法等，下面介绍几种主要方法。1.稀硝酸吸收法稀硝酸吸收法n是利用NO和NO2在硝酸中的溶解度比在水中大的原理，可采用稀硝酸对含有NOx的废气进行吸收。其工艺流程如图61所示。含NOx废气由吸收塔下部进入，与吸收液逆流接触，净化后的尾气排空。吸收过NOx的硝酸经加热器加热后进入漂白塔，利用二次空气进行漂白，冷却后循环使用。吹出的NOx再进入吸收塔进行吸收。吸收使用浓度为1530的硝酸，净化效率可达6787。图图6-1 稀硝酸吸收稀硝酸吸收NOx废气的工艺流程废气的工艺流程1-硝酸吸收塔；2-尾气吸收塔；3-加热器；4-冷却塔；5-尾气预热器；6-尾气风机；7-再加热器2.氨氨-碱吸收法碱吸收法n氨吸收法的原理是用NOx与氨或其它碱溶液进行反应，使NOx由气相转移到液相，烟气得到净化。其工艺流程见图62所示，含NOx的废气与氨在管道中混合进行一级还原反应，反应后的混合气体经缓冲器进入碱液吸收塔，进行二级净化，吸收尾气排空，吸收液循环使用。该方法的吸收效率可以达到90%以上。图图6-2 氨氨碱溶液吸收流程碱溶液吸收流程l-液氨钢瓶；2-氨分布器；3-通风柜；4-缓冲瓶；5-风机；6-吸收塔；5-碱液循环槽；8-碱泵 3.碱碱亚硫酸铵吸收法亚硫酸铵吸收法n该法原理是利用(NH4)2SO3、NH4HSO3等还原剂吸收还原硝酸尾气中的NOx，使之得到去除。n图63是碱亚硫酸铵吸收法工艺流程图。废气首先经碱液吸收塔，吸收得到NaNO2，然后进入(NH4)2SO3吸收塔，发生还原反应，将NOx还原成N2后直接排空，吸收液循环使用，吸收效率可达93。图图6-3碱碱亚硫酸铵吸收工艺流程亚硫酸铵吸收工艺流程1-碱液吸收塔；2-亚硫酸铵吸收塔；3-碱泵；4-亚硫酸铵泵：5-亚硫酸铵液贮槽；6-亚硝酸钠液贮槽；7-硫酸铵成品槽4.硫代硫酸钠吸收法硫代硫酸钠吸收法n该法是在碱性条件下，靠硫代硫酸钠将NO2还原为N2，使NO2得到去除。硫代硫酸钠吸收法净化NOx的工艺流程如图64所示。该法适用于净化氧化度较高的NOx废气。图图6-4 硫代硫酸钠吸收法工艺流程图硫代硫酸钠吸收法工艺流程图1-氮氧化物气柜；2-填料吸收塔；3-泵；4-循环槽5.硝酸氧化硝酸氧化-碱液吸收法碱液吸收法 n该法是利用浓硝酸（浓度大于40%）将NO氧化成NO2，使尾气中NOx的氧化度大于或等于50%，然后再利用碱液进行吸收处理。n工艺流程见图65所示。硝酸尾气进入氧化塔与漂白浓硝酸逆流接触，发生氧化反应。氧化后的NOx经分离器后进入碱吸收塔，进行吸收操作，完成吸收的烟气排入大气。工艺操作主要控制指标为：硝酸浓度40%，空塔速度0.5m/s，喷淋密度15m3/m2h，吸收温度25，入口NOx浓度20004000ppm，出口浓度500800ppm，净化效率大于80%。图图6-5 硝酸氧化硝酸氧化-碱液吸收法工艺流程图碱液吸收法工艺流程图1-风机；2-硝酸循环泵；3-硝酸循环槽；4-硝酸计量槽；5-硝酸漂白塔；6-硝酸氧化塔；7-硝酸分离器；8、12、17-碱吸收塔；9、13碱循环槽；10、14-碱循环泵；11、15、16-转子流量计；18-孔板流量计6.1.2吸附净化技术吸附净化技术n吸附法既能较彻底地消除NOx的污染，又能回收有用物质，但一般吸收剂的吸附容量较小，吸附剂用量大，设备庞大，再生周期长。常用的方法有分子筛吸附法、活性炭吸附法、硅胶吸附法及泥煤吸附法等。下面主要介绍分子筛吸附法和活性炭吸附法。n1.分子筛吸附法分子筛吸附法n分子筛吸附法净化NOx是吸附法中最有利用前途的一种方法，国外已用于净化硝酸尾气。用作吸附剂的分子筛主要有氢型丝光沸石、氢型皂沸石、脱铝丝光沸石、BX型分子筛等。n(1)原理n丝光沸石分子筛呈笼型孔洞，脱水后具有很高的比表面积(5001000m2g),吸附性能好。由于水分子的极性强，比NOx分子更易被吸附，因此使用水蒸气可以将沸石内表面上吸附的NOx置换解吸出来，脱附后的丝光沸石经干燥后重新使用。n(2)流程n图66是分子筛吸附法工艺流程图。含NOx的尾气先进行冷却和除雾，再经计量后进入吸附器。当吸附达到一定程度后，必须对分子筛进行再生，而将含NOx的尾气通到另一吸附器进行吸附净化。两个吸附器交替使用，净化后的气体排空。图图6-6 分子筛吸附法工艺流程图分子筛吸附法工艺流程图1-风机；2-酸泵；3-冷却；4-丝网过滤器；5-吸附器；6-加热器；7-冷凝冷却器；8-酸计量泵；9-转子流量计n对吸附剂进行再生时，按升温、解吸、干燥、冷却四个步骤进行。先用间接蒸气升温，然后再直接通入蒸气，使被吸附的HNO3和NO2解吸，经冷凝浓缩的NO2返回HNO3吸收系统。再生后床层用未加热的净化气体置换水分，然后用加热后的净化气体干燥，并对吸附床层采用间接水冷至吸附要求的温度。2.活性炭吸附法活性炭吸附法 n(1)原理n活性炭对低浓度的NOx有很强的吸附能力，活性炭不仅能吸附NO2，促进NO氧化成NO2，而且还可以将NOx还原为N2。n(2)流程n图67为活性炭吸附净化NO2的工艺流程，NOx尾气进入固定床吸附装置被吸附，净化后的气体排放至大气。活性炭失效后，经过再生处理可以重新使用。图图6-7 活性炭吸附净化流程活性炭吸附净化流程1-酸洗槽；2-固定吸附床；3-再生器；4-风机6.1.3催化还原法催化还原法n催化还原法是在一定温度和有催化剂存在的条件下，将NOx还原为无害N2的方法。根据还原反应的选择性，又将催化还原法分为非选择性还原法和选择性还原法两种。我国也已使用了多套催化还原装置。1.非选择性还原法非选择性还原法n指在一定的温度和催化剂的作用下，具有还原性的气体(如CH4、CO、H2等)与NOx反应，并将其还原为N2的方法。在还原的同时，部分还原剂还要与废气中的O2发生反应。n(1)反应原理n主要的还原反应如下：n4H2+2NO2=4H2O+N2 nCH4+2NO2=CO2+2H2O+N2 n4CO+2NO2=4CO2+4N2 n目前使用的高活性催化剂主要是贵金属铂或钯，低活性的催化剂是一些非贵金属的盐类或氧化物，如Cu2Cr2O5、CuO等。催化剂常以氧化铝为载体，有时在氧化铝表面镀上一层氧化锆，以增强其耐热性和耐酸性。n(2)催化装置n工程上NOx的催化还原反应多采用绝热式固定床反应器，采用的流程依据具体情况可选用一段式或二段式流程，如图68所示。图图6-8 非选择性还原法净化非选择性还原法净化NOx的工艺流程的工艺流程1-预热器；2-反应器；3-废热锅炉；4-膨胀器 n非选择性还原法具有燃料气消耗量大、需要贵金属催化剂、热量需要回收装置、一次投资大等特点，我国尚未在工业上正式应用，目前国外也在逐渐地淘汰。2.选择性还原法选择性还原法n选择性还原法指在催化剂的作用下，用氨、硫化氢、一氧化碳等做还原剂，在较低温度下有选择地将废气中NOx还原为N2，还原剂不与废气中的O2发生化学反应，从而减少了还原剂的用量。n(1)原理n选择性还原发生的主要反应为：n8NH3+6NO27N2+12H2O n4NH3+6NO5N2+6H2O n由于以NH3为还原剂，反应比较容易进行，因此既可以使用贵金属催化剂(含铂0.5)，也可以使用铜、铬、铁、钒、钼、钴、镍等的金属化合物为催化剂。n(2)工艺流程n工艺流程如图69所示。含NOx的废气经过除尘、脱硫、干燥等预处理后，进入预热器进行预热，然后与净化后的NH3在混合器内按一定比例混合均匀，再进入装有催化剂的反应器内，在适当的温度下进行催化还原反应，反应后的气体经分离器除去催化剂粉尘后直接排放。催化反应器是主要设备，其结构见图610所示。图图6-9 选择性还原法净化选择性还原法净化NOx工艺流程工艺流程1、2-预热器；3-混合器；4-反应器；5-过滤分离器；6-尾气透平；7-烟囱图图6-10 催化还原反应器示意图催化还原反应器示意图6.1.4氮氧化物净化技术的发展氮氧化物净化技术的发展n1.燃料燃烧n1995年以前，我国对各类燃料燃烧排放的NOX基本上均未加控制。在大气污染物综合排放标准（GB16297-1996）、工业炉窑大气污染物排放标准（GB9078-1996）和锅炉大气污染物排放标准（GB13271-92年批准）中，均未对燃烧废气中NOX最高允许排放浓度做出明确规定。中国环境保护21世纪议程及国家环境保护“九五”计划和2010年远景目标中的大气污染控制部分，对固定源燃料燃烧排放NOX等没有提出明确的治理要求。中国跨世纪绿色工程规划也只有年消减二氧化硫量和消减烟尘排放量150万t的要求。综合上述情况，我国在中近期内对燃料燃烧源考虑排烟脱氮技术的可能性很小。n但是，随着燃料消耗量的增大，NOX排放量必然增大。1995年燃煤排放的NOX约达到1000万吨。NOX也是我国酸雨污染日趋严重的重要因素之一，也是光化学烟雾主要污染物，对燃料燃烧源排放的NOX应引起足够的重视。根据我国的现实情况，固定源燃料燃烧排放的NOX治理技术可能有两个发展方向，一是改进燃烧过程NOX的排放；二是发展能同时消除SO2与NOX的治理技术。2.工业生产n工业生产过程排放NOX有两种类型：一是硝酸、氮肥等生产，二是硝酸使用和其他过程。前者排放量大，且为连续排放；后者排放量相对较小，有些厂为间歇排放。n对于硝酸、氮肥等生产厂的NOX废气，优先选用选择性催化还原法，转化率可达90%以上，效果较好。但选择性催化还原法需要用NH3等作还原剂2，浪费一定的资源，从经济考虑是不合理的。n对于有条件的企业，如硝酸的生产厂的NOX治理技术，可以选用液体吸收法、固体吸附法或催化分解法，在废气净化的同时，还可以回收有用的副产品。习题习题6.1n1.处理NOX的方法有 、等多种；n2.液体吸收法处理NOX常用的吸收剂有 、等；n3.氧化度控制在 时，才能保证吸收法的净化效果；n4.吸收法处理NOX的流程由 、几部分组成；n5.活性炭吸附法控制在300以下的原因是 ；得到的再生产物是 ；n6.选择性催化法与非选择性催化法的区别在于 ；n7.NOX尾气净化流程选择的顺序是 、等。6.2 酸雾治理酸雾治理n酸雾主要有硫酸雾、磷酸雾、铬酸雾等。硫酸雾产生于湿法制酸及稀硫酸浓缩过程；n治理酸雾一般采用除雾器。常用设备有文丘里洗涤器、过滤除雾器、折流式除雾器、离心式除雾器、电除雾器及压力式除雾器等。n选择除雾器要依据酸雾的特性、除雾要求及投资费用等条件确定。表表6-2 几种主要除雾器的性能几种主要除雾器的性能除雾器名称除雾粒径/m除雾效率/%压降/Pa主要优缺点文丘里39899600010000对粒径大于3m以上净化效率高、结构简单、占地少、造价低电除雾器99效率高、阻力小、运行费用低、设备复杂、投资大丝网除雾器399200350比表面积大、重量轻、占地少、投资省、对3m以下净化效率低纤维除雾器3 59899100200结构简单、加工容易、投资省、操作方便、压降中等、效率高折流板509950100结构简单、加工容易、投资省、操作方便、压降低、效率低6.2.1除雾器除雾器n1.过滤除雾器过滤除雾器 含酸雾气体通过滤料将雾粒捕集的装置即为过滤式除雾器。应用较广的有丝网除雾器、纤维除雾器和文丘里除雾器等。n(1)丝网除雾器 丝网除雾器是靠金属或玻璃纤维细丝编织的网组成。作用原理是当这些夹带液滴的气体通过除雾装置时，液滴直接冲撞在丝网上，由于存在着表面张力，液滴粘着在丝网的交织线上，并聚集成较大的液滴，然后在重力作用下落，最后收集在分离器的底部，除雾后气体从上部排出。n(2)纤维除雾器 纤维除雾器是利用惯性碰撞、截留、扩散,吸附等原理，在纤维上捕集雾粒的高效能气雾分离装置。高效的纤维除雾器对3m以上雾滴，除雾效率达到100；对3m以下雾粒，除雾效率在9499之间。n(3)文丘里丝网除雾器 文丘里丝网除雾器是一个上细下粗的锥体，内部设置丝网构成。大颗粒液滴在下部分离，小颗粒液滴靠上部分离，并能达到较高的效率。根据丝网除雾器的理论，除雾器中有一个最佳通过气速，该气速与气体和液体的密度有关。文丘里结构能保证在任何情况下，含液滴气体总会在某个部位上达到最佳速度范围，从而在高效率下使雾滴分离。2.折流式除雾器折流式除雾器n 折流式除雾器是由多块折流板组成，在通道的每个拐弯处装有一个液体收集装置，收集并排出液体。分离原理如图611所示，当气流经过除雾器时，气流发生转弯运动，由于旋转造成的离心力，使部分液滴甩向器壁，并聚积形成液膜，聚集留在拐弯处的液体收集器里。除去部分液体的气体，进入第二个弯道，通过旋转进一步除掉剩余的细滴，经过多次这样的旋转，可以达到较好的除雾效果。图图6-11 折流板分离器工作原理折流板分离器工作原理 n折流式除雾器通道的宽度范围为20-30mm，折流通道内的气流平均速度在竖直流向系统中为23m/s，在水平流向系统中为610m/s，最大速度可达20m/s。3.离心式除雾器离心式除雾器 n 分离直径在0.050.4m范围内的极微细的液滴，可以采用离心式分离器。当含雾气体以约20 m/s的速度进入螺旋管道，随着气体流向中心时，气体的旋转速度逐渐加大，离心力逐渐加强，使液滴从气流中分离出来。在设备的中心，向含雾气体中喷射水，喷出的较大水滴会粘着气流中非常微细的液滴，使液滴分离完全，聚集后的液滴积聚在壳体壁上，靠气流和重力作用排出除雾器。n离心式除雾器的结构简单，防堵塞性能较好，净化效率高，阻力较低，适用于酸雾中带固体或带盐分的废气除雾。6.2.2除雾工艺除雾工艺n1.稀硫酸浓缩除雾工艺 硫酸浓缩尾气中常带有酸雾，单一的除雾装置都已达到净化的目的。国内采用的三室稀硫酸浓缩尾气除雾工艺为：三室浓缩器玻璃窗纱除雾器两个并联的玻璃棉除雾器烟囱。2.铬酸雾的治理 n 镀铬时产生的酸雾，多采用网格式、挡板式、填料式回收净化器来净化。其中网格式以其体积小、阻力小、结构简单、维护管理方便得到广泛应用，并已经系列化。n 网格式净化器的工作原理是：铬酸密度较大且易于凝聚，不同粒径的铬酸雾滴悬浮在流动的空气中时，由于相互碰撞会凝聚成较大的液滴。当废气进入净化器的下箱体和主箱体时，气流速度降低，大颗粒液滴便在重力作用下，从气流中分离出来。当一定气速的铬酸雾经过过滤器的曲折狭窄网格时，在惯性碰撞和拦截的作用下，液体颗粒附着在网格上进一步除去。填空练习：填空练习：n1.酸雾主要来源于 、等过程；n2.除雾器有 、等几种类型；n3.丝网和折流板除雾器的除雾原理分别为 和 ；n4.铬酸雾的控制可以从 和 两个方面入手；n5.酸雾处理最常用的设备为 和 。6.3有机废气的净化技术有机废气的净化技术n有机废气中的碳氢化合物(HC)是大气环境的重要污染物之一n主要来源于石油、化工等行业的生产过程。现代交通工具如汽车、飞机、轮船等也是产生碳氢化合物的重要污染源。n有机物不仅对人的呼吸道产生刺激，还引起急性中毒或诱发癌症，必须加以治理。6.3.1控制方法简介控制方法简介n防止碳氢化合物(HC)污染的途径有：减少石油及化工生产过程中的有机物排放；减少有机溶剂的使用量；对有机废气进行净化等。净化碳氢化合物的方法有燃烧法、吸收法、吸附法、浓缩法、冷凝法等。表表6-3 各净化方法的主要优缺点及适用范围各净化方法的主要优缺点及适用范围 净化方法优点缺点适用范围活性炭吸附法可回收有机溶剂净化效率高系统运行稳定，操作维修方便运行费用低废气需要进行预处理活性炭需要再生和补充，费用高设备庞大、占地大大风量，温度低于50，浓度小于5000mg/m3燃烧法设备简单，投资少，操作方便，占地少可回收利用热能净化效果好催化燃烧容易进行催化剂成本高有爆炸危险热力燃烧需要耗费燃料不能回收原物质小风量，高浓度100010000 mg/m3吸收法柴油作吸收剂价格低运行稳定，操作方便流程简单，运行费用低净化效率高吸收剂后处理费用高对有机成分选择性大易出现二次污染温度低于100冷凝法设备及操作简单回收的物质纯净投资和运行费用低净化效率低，不能单独使用设备庞大，耗能高高浓度。大于40000 mg/m31.燃烧法燃烧法n从理论上看，各种有机物在高温下(大于800)，通过直接燃烧均可以完全氧化为CO2、H2O及其他氧化物。但由于废气中有机组分含量低，燃烧能耗大，因此多采用催化燃烧法。n图612是催化燃烧净化有机废气的常见流程图。含有机组分的气体经过预处理除去粉尘、液滴后，由风机送入预热器预热至起燃温度，再进入催化床反应器。图图6-12 催化燃烧净化有机废气流程图催化燃烧净化有机废气流程图吸收剂水柴油、机油氢氧化钾 盐酸、硫酸次氯酸钠吸收质苯酚多苯环化合物有机酸胺类甲醛、乙醛、甲醇2.吸收法吸收法 净化有机废气常采用的吸收剂及对应的吸收质见表64，吸收设备为各种类型的吸收塔3.浓缩法浓缩法n浓缩法首先是将大风量、低浓度的有机废气通过吸附的方法浓缩为小风量、高浓度的气体，然后采用直接燃烧法、催化燃烧法或吸收法进一步处理的方法。n吸附材料多为活性炭。常用的一种浓缩装置是蜂窝轮吸附器n图613是蜂窝轮浓缩气体催化燃烧工艺流程图。有机废气由风机引入，经过滤器过滤后被压进蜂窝轮吸附区，有机蒸气被活性炭吸附，废气得到净化后排出。脱附时用120的热风把吸附在活性炭上的有机蒸气吹出。该方法因废气被浓缩，需要燃烧的废气量减少，燃烧装置也随之变小，使用的辅助燃料也相应减少，运行费用降低。图图6-13 蜂窝轮浓缩气体催化燃烧工艺流程图蜂窝轮浓缩气体催化燃烧工艺流程图4.活性炭吸附法活性炭吸附法n用活性炭吸附法净化含有机化合物废气时，有机废气先经冷却过滤降温，除去固体颗粒后进入吸附器，气体吸附后排空。两个并联操作的吸附器，当其中一个吸附饱和时，则将废气通入另一个吸附器进行吸附，饱和的吸附器中则用水蒸汽进行再生。n该工艺主要处理苯、甲苯、甲醇等有机物，去除率均在95以上，废气达标排放，且能够回收溶剂，实现变废为宝，环境、社会和经济效益良好。5.冷凝法冷凝法n冷凝净化法适于处理高浓度废气，特别是纯净纯净含有害物组分的废气的废气，也可通过冷凝回收的方法减轻操作负荷，或用于脱水。n冷凝净化法所需设备和操作条件简单，回收物质纯度高，净化程度不高，耗能较高。一般不单独使用，常与吸附、燃烧及吸收等联合应用，以冷凝法回收有机物，以吸附、燃烧或吸收除去污染物，达到较好的经济效益和环境效益。6.生物过滤法生物过滤法n生物化学法净化低浓度有机废气，开始于20世纪70年代，该方法能耗低、运转费用低，适用于既无回收价值又严重污染环境的有机废气。其特点是：运行费用低；维护管理方便；能耗低；净化效率高；二次污染少。因此，生物过滤器是现阶段净化低浓度有机废气的有效方法，具有潜在的应用前景。1.在生物过滤器中，当有机废气与附着在过滤材料表面的微生物接触时，有机物被微生物吸收，并氧化分解为无害的无机物。转化过程在中性或微碱性条件下完成，有机物最终分解产物为CO2；有机氮先被转化为NH3，继而转化为硝酸；硫化物先被转化为H2S，继而被氧化为硫酸。1.生物过滤器适用于化工工艺过程排放的有机废气及化工污水处理厂释放的恶臭气体等。除含氯较多的有机物分子难以降解外，一般的气态污染物在生物过滤器中的降解速率约为10100g/(m3。h)。生物过滤器对VOCs（挥发性有机化合物）的去除率可达95，对恶臭物质的去除率可达99。(1)净化原理及应用范围(2)生物过滤器及过滤材料n有机废气生物过滤工艺包括液态生物处理系统和固态生物处理系统两种。前者主要是指活性污泥工艺，而后者主要是指土壤处理工艺和过滤床。固态生物技术以过滤床常见。n由于有机废气的生物处理技术还不成熟，有待于在微生物作用机理、工艺与工程技术等方面进行深入研究，发掘更多的微生物资源，优化工艺和操作条件，加快工业化、实用化进程。6.3.2净化方法的选择净化方法的选择n处理方案选择时，必须综合考虑各方面的因素，权衡利弊，最后选择一种经济技术上合理、符合生产实际、达到排放标准的最佳方案。考虑的因素大致有以下几方面。n1.污染物的性质 利用有机污染物易氧化、燃烧的特点，可采用催化燃烧或直接燃烧的方法。6.3.2净化方法的选择净化方法的选择v 卤代烃的燃烧处理，则需要考虑燃烧后氢卤酸的吸收净化措施。v 充分利用有机污染物易溶于有机溶剂的特点，以及与其他组分在溶解度上的差异，可采用物理吸收或化学吸收的方法来达到净化目的。v 利用污染物可以被吸附的原理，可以采用吸附方法净化有机废气。2.污染物浓度 根据浓度不同可以采用不同的净化方案。n污染物浓度高时，可采用火炬直接燃烧或引入锅炉或工业炉直接燃烧。污染物浓度较高时，也不宜于直接采用吸附法等高效净化方法，可以先冷凝处理回收有用成分，再用其他方法处理。n而浓度低时，则需要补充一部分燃料，采用热力燃烧或催化燃烧。3.结合生产的具体情况及净化要求n结合生产的具体情况来考虑净化方法，有时可以简化净化工艺。n 经济性是废气治理中需要重要考虑的方面，主要包括设备投资和运转费两个方面。方案中，尽可能回收有价值的物质和热量，可以减少运转费；尽量减少设备费投入。获得更大的经济效益。3.结合生产的具体情况及净化要求 在选择净化方法时，我们都应始终贯穿实用性和经济性的原则。根据净化方法的各自特点和生产实际灵活选用。4.经济性经济性 是废气治理中需要重要考虑的方面，主要包括设备投资和运转费两个方面。方案中，尽可能回收有价值的物质和热量，可以减少运转费；尽量减少设备费投入。获得更大的经济效益。在选择净化方法时，要始终贯穿实用性和经济性的原则。根据净化方法的各自特点和生产实际灵活选用。n 4.经济性经济性是废气治理中需要重要考虑的方面，主要包括设备投资和运转费两个方面。方案中，尽可能回收有价值的物质和热量，可以减少运转费；尽量减少设备费投入。获得更大的经济效益。n在选择净化方法时，我们都应始终贯穿实用性和经济性的原则。根据净化方法的各自特点和生产实际灵活选用。习题习题6.3n1.控制有机废气污染的途径有 、和 ；n2.有机废气的净化方法主要有 、等方法；n3.净化方案确定时需要考虑的因素有 、和 ；n4.浓缩燃烧法的流程有 和 两部分组成；n5.生物净化法的特点是 、和 。6.4恶臭的控制与治理恶臭的控制与治理n恶臭大部分为大分子有机物（如硫醇、胺等）和H2S等无机物，它作用于人的嗅觉器官而引起不愉快的感觉，并对人体健康产生危害。n恶臭气体主要来自于化工厂、垃圾处理厂、污水处理厂、饲料加工厂、人造纤维、医药、农药、造纸、制革等轻工业生产、畜牧产品农场及炼焦和煤气发生等能源加工过程等 （主要来源见表67所示）表表6-8 恶臭物质的来源恶臭物质的来源物质主要来源硫化氢硫醇类 硫醚类 氨 胺类 吲哚类 烃类 醛类 脂肪酸类 醇类 酚类 酮类 醚类 酯类有机卤素衍生物牛皮纸浆、炼油、炼焦、天然气、石油化工、炼焦化工、煤气、粪便处理、二硫化碳生产等 牛皮纸浆、炼油、煤气、制药、农药、合成树脂、合成橡胶、合成纤维、橡胶加工等 牛皮纸浆、炼油、农药、垃圾处理、生活下水道等 氮肥、硝酸、炼焦、粪便处理、肉类加工、禽畜饲养等 水产加工、畜产加工、皮革、骨胶、油脂化工、饲料等 粪便处理、生活污水处理、炼焦、屠宰牲畜、粪便堆积发酵、肉类和其他蛋白质腐烂等 炼油、炼焦、石油化工、电石、化肥、内燃机排气、油漆、溶剂、油墨、印刷等 炼油、石油化工、医药、内燃机排气、垃圾处理、铸造等 石油化工、油脂化工、皮革制造、肥皂、合成洗涤剂、酿造、制药、香料、食物腐烂、粪便处理等 石油化工、林产化工、合成材料、酿造、制药、合成洗涤剂等 钢铁厂、焦化厂、染料、制药、合成材料、合成香料等 溶剂、涂料、油脂工业、石油化工、合成材料、炼油等 溶剂、医药、合成纤维、合成橡胶、炸药、照相软片等 合成纤维、合成树脂、涂料、粘合剂等 合成树脂、合成橡胶、溶剂、灭火器材、制冷剂等n恶臭对生理机能的影响主要表现在对呼吸系统、循环系统、消化系统和生殖系统的影响。当臭气浓度逐渐提高时，对呼吸产生影响，直至完全停止呼吸。人对臭味是很敏感的，对于某些气体甚至是10-6以下的浓度也能感觉到。所以只要有微量的恶臭物质进入环境，就会使人感到不舒适，出现头痛、头昏、恶心、呕吐、食欲不振和精神不集中等症状。n通常控制和处理恶臭物质的方法有密封法、稀释法、掩蔽法和净化法等。对恶臭物质的净化是通过物理、化学或生物作用来捕集转化完成的。常用的净化方法有吸收法、吸附法和燃烧法等。6.4.1控制臭气的物理方法控制臭气的物理方法 物理法不改变恶臭物质的化学性质，主要是对臭味进行掩蔽和稀释，降低臭味浓度达到人的嗅觉阈值要求之内。1.中和法中和法 实验表明，当两种气味的物质以一定浓度、一定比例混合后，其气味比它们单独存在时小，这种现象叫做气味的缓和作用。当不能肯定恶臭气味的化学组成时，可根据气味缓和作用原理，采用中和法加以掩盖，一般采用强烈的芳香气味或其他令人愉快的气味与臭气混合，以掩蔽臭气，使气味变得能够为人们所接受。或采用一种能抵消或部分中和恶臭的添加剂，以减轻恶臭。2.稀释扩散法稀释扩散法n稀释扩散法是将有臭味的气体由烟囱排向高空扩散，或者用空气稀释，避免臭气发生源附近的人们受到恶臭的袭扰n。通过烟囱排放臭味气体，必须根据当地的气象条件，正确设计烟囱的高度，保证排放的恶臭物质浓度不超过阈值浓度。6.4.2控制恶臭的化学方法、工艺控制恶臭的化学方法、工艺与设备与设备n1.空气氧化法空气氧化法 空气氧化法包括热力燃烧法和催化燃烧法。1.热力燃烧法是将油或燃料气与臭气混合后，在高温下完全燃烧，2.催化燃烧法是使用催化剂在低温下催化燃烧处理臭气。n(1)直接燃烧法 直接燃烧法是在氧气存在的条件下，恶臭气体与高温火焰接触，将恶臭物质燃烧分解成为CO2和H2O等无害物质的方法。恶臭气体的滞留时间一般取0.30.5s，燃烧控制的温度为760。n直接燃烧脱臭设备由燃烧室、燃烧器、安全装置、控制装置和自动保护装置组成。该法的优点是脱臭效率高，缺点是设备和运行费用较高，温度控制较复杂。n(2)催化燃烧法 催化燃烧法就是使用催化剂，使恶臭气体在较低温度下完全燃烧。一般控制燃烧温度在200400，气体流速为lm/s，滞留时间0.10.2s，就能达到较好的除臭效果。2.化学氧化法化学氧化法n化学氧化法是利用氧化剂，如臭氧、高锰酸盐、次氯酸盐、氯气及二氧化氯二氧化氯等氧化恶臭物质，使之变为无臭物质的过程。处理粪便、污泥湿式氧化、活性污泥的干燥和燃烧、塑料加热成型及对有机物热处理等过程排出的气体时，常用化学氧化法。3.洗涤法洗涤法n当恶臭物质能被水或某种物质的水溶液或有机溶剂溶解或冷凝时，可用洗涤法脱除臭气。（表69列出了一些臭味气体常用的吸收液。）表表6-9吸收恶臭物质常用的吸吸收恶臭物质常用的吸收的吸收液收的吸收液气体吸收液气体吸收液NH3NO2胺类甲醇H2S 乙醛水溶液氢氧化钠或氨水 乙醛水溶液或水水氢氧化钠或次氯酸钠混合液 氯甲硫醇酚丙烯醛氯磺酸 甲醛 氢氧化钠氢氧化钠或次氯酸钠混合沟水或碱液氢氧化钠或次氯酸钠溶液碳酸钠溶液亚硫酸钠溶液 4.生物脱臭法生物脱臭法(1)生物脱臭的基本原理n恶臭物质一般是有机物质和部分无机物质，可以作为食物被生物所消化分解。因此利用微生物的生物化学作用，使污染物分解转化为无害无臭的物质，使污染得到净化。n生物脱臭反应可以用下式表达：恶臭物质+O2细胞代谢物+CO2+H2O 臭气物质首先溶解在水中，而后被微生物吸收，作为微生物营养物质被分解、利用，从而除去污染物。影响脱臭反应的因素有菌群种类、温度、pH值、气流速度等。生物法脱臭通常存在着设备费用昂贵、运行维护困难、有二次污染等缺陷。但同传统的物化处理方法相比，生物法具有以下优点。n生物脱臭一般将恶臭成分氧化和分解成CO2、H2O、H2SO4 等物质，可避免或减少二次污染。n生物脱臭法是以恶臭成分作为生物体内的能源，微生物生长适宜的温度一般为2030，因此生物脱臭过程一般不需要加热，处理成本也比较低廉。n只要控制适当的负荷条件与气液接触条件，就能达到极高的脱臭效率。n只需设置诸如生物过滤器、曝气槽、捕集器等装置，生物脱臭装置较为简单。n生物脱臭的微生物通常是在低营养条件下进行的，所生成的剩余污泥少。(2)生物除臭的特点n在臭气的生物处理中，微生物的存在形式可分成悬浮生长系统和附着生长系统两种。生物脱臭法按微生物在脱臭装置中的存在形式可分为生物吸收法(悬浮生长系统)、生物过滤法(附着生长系统)、生物滴滤法(填料塔式生物脱臭法)三种脱臭方式。n生物过滤脱臭法是目前研究得最多，技术也较成熟，在实际中也最常用的生物脱臭法。根据滤料的不同，生物过滤脱臭法又可分为土壤脱臭法、堆肥脱臭法和生物滤池脱臭法等。n土壤脱臭法(3)主要的生物脱臭方法n土壤生物处理系统是生物脱臭法在工业上的最早应用，对粪便处理厂、畜牧厂、污水处理厂的臭气去除在日本已有成功的应用。它是利用土壤中的胶状颗粒的吸附作用，将恶臭气体送入土壤，恶臭物质首先被土壤吸附，然后通过土壤微生物的吸收、转化和降解达到处理的目的。它对低浓度的工业废气来说是一种简单、稳定、经济的处理方法。n图616是土壤脱臭装置原理示意图。土壤过滤装置通常采用床形过滤器，气体由风机送入，通过气体分配层均匀分布，分配层下部由粗、细石子和轻质陶粒骨料组成，上部由黄沙或细粒骨料组成，总厚度 40050Omm。气体由扩散层进入土壤层。土壤层需要加入一定的细砂土和粗砂，增加透气性，有时还加入鸡粪和膨胀珍珠岩改良性能，土壤层厚度一般为0.51.0m。n土壤处理法的优点是设备简单，运转费用低，维护管理方便，在土壤上还可以种植花草进行绿化。缺点是占地面积大，开放式的场地在大雨天会由于土壤通气性的恶化而降低处理效果。土壤处理系统使用一年后会发生酸化，需加入石灰石调整pH值。图图6-16 土壤除臭装置示意图土壤除臭装置示意图n堆肥脱臭法n堆肥发酵脱臭法是以污水处理厂的污泥、城市垃圾、动物粪便等有机废物为原料，通过好氧发酵进行脱臭。堆肥滤池的构造如图617所示。在地面挖浅坑或筑池，池底设排水管，在池的一侧或中央设输气总管，总管上再接出直径约125mm的多孔配气支管，并覆盖沙石等材料，形成后50l00mm的气体分配层，在分配层上再摊放厚50060Omm的堆肥过滤层。过滤气速通常在 0.010.1m/s。n堆肥是微生物繁殖最适宜的场所，好氧细菌的繁殖密度高，因而整个设备紧凑，去除效果要比土壤法好，气固接触时间只需30s，其占地面积可大大缩小。n生物滤池脱臭法 生物滤池如图618所示。生物滤池的载体通常采用泥炭、木片、混合肥、皮革等一类的有机物。废气通过大约 50100cm厚的生物活性填充层，利用填充层中的微生物把臭气分解。图图6-17 堆肥滤池构造图堆肥滤池构造图 图图6-18生物滤池示意图生物滤池示意图 5.活性炭吸附法活性炭吸附法n吸附法是常用的脱臭方法，其中活性炭法最常用。该法的主要特点是设备简单，脱臭效果好，尤其适用于低浓度恶臭气体的处理。广泛用于汽车尾气排气脱臭和空调送气脱臭等。n采用的工艺有固定床、流化床和旋流浓缩器等三种类型，其操作是先将恶臭物质浓缩，然后再用燃烧法处理。另外，当恶臭气体浓度较高或含有多种气体组分和粉尘时，必须对气体进行预处理，预处理的方法包括水洗、酸洗或碱洗等，以保证除臭效果。6.5硫化氢治理技术硫化氢治理技术 1.硫化氢的来源及危害硫化氢的来源及危害n硫化氢是一种无色的易燃气体，具有特有的臭鸡蛋味，有较强的毒性。自然条件下的生物腐烂过程、火山与地热活动，都释放出大量硫化氢。人工源有石油化工、食品加工、煤气生产、污水处理厂等。n 一般人对硫化氢的敏感度为0.0110-6 mg/L。低浓度(510-6 mg/L以下)的H2S对人的粘膜和呼吸道有刺激作用，会引起眼结膜炎。H2S进入血液后，与血红蛋白结合，生成不可还原的硫化血红蛋白，发生中毒症状。H2S能与组织呼吸酶中的三价铁结合，抑制组织呼吸酶的活性，影响组织的氧化、还原能力，以致组织缺氧。长期接触低浓度H2S，会出现头痛、疲倦无力、记忆力减退，失眠、头痛、咳嗽、恶心和腹泻等症状，还会出现点状角膜炎。nH2S浓度大于2010-6 mg/L时为危险值；达20010-6 mg/L时，能使嗅觉神经完全麻痹；浓度大于（7001000）10-6 mg/L时，会使人立即发生昏迷和因呼吸麻痹而迅速死亡。硫化氢是大气污染物中毒性很强的污染物之一，必须严格控制。2.治理方法治理方法 (1)氧化铁法n该法脱硫剂为氢氧化铁，并添加氧化钙氧化钙、木屑、水等。该法脱硫效率高，设备庞大，占地面积大、阻力大等特点。n图622为塔式脱硫流程图，烟气通过串联的脱硫塔进行脱硫，使用后的脱硫剂在抽提器中用全氯乙烯抽提，脱硫剂再生后循环使用。含硫全氯乙烯在分解塔中遇热分解得到硫，并成熔融硫排出塔外，全氯乙烯冷却后循环使用 图图6-22 塔式氧化铁脱硫流程塔式氧化铁脱硫流程1-造粒装置；2#脱硫塔；3#脱硫塔；4-抽提器；5-冷却器；6-分解器n首先用活性炭吸附H2S，吸附后的活性炭通氧气处理，使H2S转化成元素硫，再用15硫化铵水溶液洗涤，得到多硫化铵，多硫化铵溶液用蒸气加热，可重新分解为硫化铵和硫磺，活性炭再生循环使用，两个吸附器轮换吸附和再生。n活性炭法适用于H2S含量小于0.3的气体、天然气、粪便臭气和其他不含焦油物质的废气，脱硫率可达99以上。净化后气体中的H2S含量小于1010-6。其优点在于操作简单，回收产物纯净，净化完全。H2S与活性炭的反应快、接触时间短、处理气量大。为完全除去H2S 废气，床层温度应保持900gm3）的气体。(2)活性炭法n硫化氢与氧化锌的反应式为：H2S+ZnOZnS+H2O n氧化锌在高温还可脱除某些有机硫。例如与硫醇反应的方程式为：ZnO+C2H5SHZnS+C2H4+H2O 氧化锌脱除H2S一般在较低