废气管理计划方案方针艾尼威汇总.doc
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1、#+ 车间废气治理技术文件 苏州市艾尼威环保科技有限公司 一、 技术资料1.1项目概述本项目为江苏和顺环保股份公司废气净化项目,废气处理基本情况: 1.1.1废气处理排放量为:1.1.2.有机污染气体的成分为:苯,硫化氢,甲硫醚,甲硫醇呋喃、醇、硫醇、酯、精油、酮、酸、酚、醚、吡嗪、噻唑、醛等。 艾尼威环保对此项目的废气进行净化处理,包括废气处理方案、设计、施工及安装调试。1.2设计依据国家标准:GB14554-93(恶臭污染物排放标准)GB16297-1996(大气污染物综合排放标准)GB 4064-83(电气设备安全设计导则)GB 5083-85(生产设备安全卫生设计总则)GB 191-9
2、0(包装运输储运图示标志)GB5005295(供配电系统设计规范)GB5005394(10KV及以下变电所设计规范) GB5005495(低压配电设计规范)GB5005593(通用用电设备配电设计规范)GB5006292(电力装置的继电保护和自动装置设计规范),GB5022795(并联电容器装置设计规范)GB5005794(2000版建筑物防雷设计规范)GBJ6583(工业与民用电力装置的接地设计规范)行业标准:CJ/T3028.1-1994,CJ/T3028.2-1994,HJ/T264-2006;1.3编制原则1.3.1依据国家的有关环保法律、法规及产业政策要求对工业污染进行治理,充分发挥
3、建设项目的社会效益、环境效益和经济效益。1.3.2积极稳妥地采用高新技术、高品质设备,结合企业的现状和管理水平采用先进、可靠的改造技术和污染治理工艺处理工艺,力求运行稳定、费用低、管理方便、维护容易,从而达到治理污染、保护环境的目的。1.3.3妥善解决项目建设及运行过程中产生的污染物,避免二次污染。1.3.4严格执行现行的防火、安全、卫生、环境保护等国家和地方颁布规范、法规与标准。1.3.5选择新型、高效、低噪设备、注意节能降耗。1.4污染物性质污染物主要为苯,甲苯,硫化氢,甲硫醚,甲硫醇等:(1)苯分子式:C6H6,密度 0.8786 g/mL ,熔点:5.51 ,沸点80.1 ,无色透明液
4、体,有芳香气味,具强折光性,易挥发,微溶于水,易燃,低毒,有致癌可能性。(2)甲苯分子式:C7H8,相对密度 0.866 g/mL,凝固点:-95。沸点:110.6,折光率:1.4967。闪点(闭杯):4.4。是一种无色,带特殊芳香味的易挥发液体,低毒,易燃。蒸气能与空气形成爆炸性混合物,爆炸极限 1.37%7.0(体积)。高浓度气体有麻醉性,对皮肤、粘膜有刺激性。(3)甲硫醇分子式:CH4S,分子量:48.10,熔点():-123.1,沸点():7.6,易燃,其蒸气与空气可形成爆炸性混合物,遇热源、明火、氧化剂有燃烧爆炸的危险。与水、水蒸气、酸类反应产生有毒和易燃气体。与氧化剂接触猛烈反应。
5、(4)甲硫醚分子式:C2H6S ,(CH3)2S,分子量:62.13。密度:0.8458,熔点():-83 。沸点():37.5。其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。遇明火、高热极易燃烧爆炸。受高热分解产生有毒的硫化物烟气。与氧化剂能发生强烈反应。与水、水蒸气、酸类反应产生有毒和易燃气体。其蒸气比空气重,能在较低处扩散到相当远的地方,遇明火会引着回燃。贵公司主要废气污染物深度氧化表序号名称备 注1硫化氢硫化氢反应如下H2S+O3S+H2O+O22苯苯的反应如下O3 + C6H6 CO2 + H2O3甲硫醇甲硫醇的臭氧反应和硫化氢的类似,同样是因为HS-结构型式的破坏而失去臭味。CH4S+2O3S+
6、CO2+2H2O+O24甲硫醚甲硫醚的臭氧反应和硫化氢的类似,同样是因为HS-结构型式的破坏而失去臭味。C2H6S+O3CO2+H2O+S1.5废气净化目标废气被收集并经艾尼威环保废气净化装置处理后,有机污染物异味去除率达到90%以上,达到国家二级排放标准。二、 工程设计2.1净化工艺选择目前,异味废气处理的传统方法有燃烧法、吸收法、吸附法、生物法、光催化法、低温等离子法等。2.1.1燃烧法燃烧法主要有根据燃烧的温度及辅助介质不同又分为直接燃烧法和催化燃烧法两种。催化燃烧法较适合于高浓度、小风量废气的净化,在处理低浓度的废气时,由于要维持300400的催化燃烧温度,需借助于活性炭吸附等浓缩工艺
7、来提高废气的燃烧热值,但废气中的水气、油污及颗粒物易引起活性炭吸附容量下降及催化剂中毒失活等问题,使得该方法的推广和使用在一定程度上受到了限制。直接燃烧法是投加辅助燃料与废气一起送入焚烧炉燃烧,直接焚烧工艺成熟,控制一定的温度条件下污染物去除效率高,焚烧彻底,但在使用过程中一般会有一下问题:(1)若焚烧含氯、溴代有机物和芳烃类物质时极易产生二恶英类强致癌物质,尤其在焚烧炉启动和关闭过程中更易产生,为避免二恶英类物质产生,须提高燃烧温度在1200以上,若保持如此高的燃烧温度不仅运转费用高,而且对焚烧炉的要求也大大提高。(2)焚烧含氯代有机物时会产生氯化氢腐蚀问题,尤其是在高温状态下,氯化氢的腐蚀
8、性能大大增强,不仅对管道存在腐蚀,更严重的是会引起焚烧炉的腐蚀。 (3)焚烧时存在爆炸的潜在危险,尤其是易挥发性可燃气体,若达到其爆炸极限遇明火则有可能引起爆炸。另外,若废气中含有卤素、氮元素和硫元素的情况下,采用燃烧法极易产生二次污染物质二恶英、氮氧化合物和硫氧化合物。2.1.2吸收法利用污染物质的物理和化学性质,使用水或化学吸收液对废气进行吸收去除的方法。该方法在设计操作合理的情况下去除效率很高,运转管理方便,但对设备及运行管理要求极高,而且只有能溶解于吸收液或能与吸收液反应的污染物才能被有效去除。2.1.3吸附法该方法是当污染物质通过装有吸附剂(如活性炭、疏水分子筛等)的吸附塔时,利用该
9、吸附剂对污染物的强吸附力,从而达到净化废气的目的。该方法设备简单,去除效果好,多用于净化工艺的末级处理。该方法缺点是对高浓度废气处理效率低、占地面积大、气阻大、吸附剂需经常更换或再生等缺点,而且吸附剂脱附后的气体难于收集而最终又排回大气中,是一种不彻底的解决途径。2.1.4生物法废气生物滤池处理法是由微生物群体在固体载体表面构成粘性膜,在润湿环境下,微生物以废气中有机物为能源,在将其氧化分解的过程中,得以生长繁殖并形成具有一定厚度的膜,一般运用于在低深度的或可生物降解性强的有机废气。且存在运行费用昂贵,占地面积大,填料需要更换,营养物添加过量会产生堵塞等缺点。我国在这方面的研究与应用刚处于起步
10、阶段,许多问题需要进一步探讨和解决,如反应动力学研究,填充物的特性研究,动态负荷研究,设备研发,高效优势菌种的筛选,生物菌群的研究等。废气生物处理法运行不稳定,运行周期长,因此废气生物处理法不建议采用。废气生物滤池的不足之处:(1)废气中各类物资的含量和选择的滤料性质。微生物干细胞的组成一般为:C:50%、N:2%-6%、P:1%和S等元素,为了使生物滤池中滤料介质含有足够的废气净化所需的N和P的元素,需添加牲畜的粪便、富有腐质的木材等,在净化工程中,滤料中的物资也不断被生物降解和损耗,一般3-5年需更换一次滤料。(2)水分的影响,微生物生长繁殖需一定量的水分,所以在滤料上生物菌落的含水率一般
11、为40%以上。废气中的湿度95%。(3)温度和pH的影响,废气生物净化的一般温度为中温(20-37)和高温(50-65),所以不适合温度低的地方,如果加上保温系统的话,能耗相当高,运行费用高。在废气净化过程中,含氯有机物、NH3、H2S的氧化分解会导致净化环境中的pH下降,它将影响微生物的生化作用。(4)废气中的化合物应是溶于水和可生物降解的,废气中不含大量对微生物有毒的物质及大量的灰尘、油脂等。高浓度的深度有机废气会致使微生物死亡,系统崩溃。2.1.5光催化技术光敏半导体催化氧化或纳米金属氧化物光催化也是近年来的研究热点,但该技术的降解效率受控于污染物质与催化剂表面界面扩散速率,而且催化剂价
12、格昂贵、很容易中毒失效,目前光催化技术很难用于大规模工业化应用,多局限于实验研究及小风量应用阶段。2.1.6低温等离子法等离子是物质存在的除固态,液态,气态之外的第四种状态,具有宏观度的电中性与高导电性。等离子体中含有大量活性电子,离子,激发态粒子和光子等。这些活性粒子和气体分子碰撞的结果,产生大量的强氧化性自由基0,有机物分子被这些强氧化性的物质所氧化,最终降解为CO2和H2O。等离子体的发生技术主要有:直流电晕放电法、脉冲电晕放电法、介质阻挡放电、表面放电,目前常见的放电反应器电晕放电和介质阻挡放电的气体压强为105Pa,电场强度分别为5104和102-105,等离子体的产生采用的都是高压
13、电场放电,对于一些易燃易爆如喷漆废气的处理存在危险性,因此从安全角度考虑,本项目中不建议采用此法。低温等离子体的不足之处: (1)易产生火花放电,在高峰值电压下,反应器易产生火花放电,火花放电不仅增大电能消耗,而且破坏放电的正常进行,净化效率低,还存在危险性。 (2)当填充材料直径为3mm时,电场强度为4KV/cm时,由于击穿和火花的产生,对苯等有机物的分解并不十分完全。 (3)对于低温等离子设备对设备部件的构型设计、制造精度、严密性等要求很高。比如对电场频率、电压、高频的脉冲等参数,成套设备中如果其中的某个参数达不到要求,如电压电低、频率过高或过低等会对离子体的产生量造成很大的影响,甚至会造
14、成爆炸事件。几种废气处理工艺的适用范围及优缺点工艺特点净化工艺安全性净化效率总投资(一次性投资运行费用)能 耗有无二次污染水(药剂)喷淋+活性炭吸附法(药剂有烧碱、双氧水等几种)安 全一般(很容易失败)低较高固废需处理燃 烧 法不安全高高非常高有低 温 等 离 子 法不 安 全(有机废气易燃易爆)一般高较高无深度氧化安 全高适中(运行费用是活性炭的1/10)低无生物滤池安 全一般高高有2.2深度氧化技术简介2.2.1深度氧化技术 ( Advanced Oxidation Processes, 简称 AOP) 是近年来发展起来的废气处理新技术, 所谓深度氧化技术是指在废气处理过程中充分利用自由基
15、 (如OH) 的活性, 快速彻底氧化有机污染物的废气处理技术。其特征就是有大量自由基的生成和参与, 反应速度快而且彻底, AOP 技术代表了废气处理的发展方向。2.2.2 O3/ HV氧化 O3作为强氧化剂 ( E分别为2.07 V),单独使用O3时,有多种反应途径, 反应产物难以控制。HV为我公司自主研发的高效氧化促进剂,O3和HV联合时则形成一些新的自由基,这些自由基与AOP 技术中的原子有很强的反应能力。O3和HV可以形成环链式反应如 (图1) 。图1 O3和 HV联合氧化有机物的反应途径图1中RH 代表能形成过氧化物自由基 ( HRO2.) 的有机化合物。HRO2.的形成能减少过氧化物
16、的生成, 取而代之的是与O3快速反应生成OH.自由基, OH.参与链式反应, 破坏更多的有机物。O3和HV联合使用对有机物有很强的去除能力, 而且可有效地氧化单独能力使用O3所不能氧化的有机物。指O3在氧化促进剂的作用下产生大量的羟基自由基(OH)使难降解的污染物氧化成CO2、H2O和无害有机物,接近完全矿化。它是最有前景的处理难降解污染物得方法。采用AOP技术处理恶臭气体,臭氧在杀菌,消毒,除臭与有机物反应后,其最终生成物是H2O、CO2和无害有机物。氧化促进剂是一种无色液体。O3在氧化促进剂的作用下其氧化能力是O3的10倍。产生极强的羟基自由基(OH),这些自由基可分解几乎所有有机物,将其
17、所含的氢(H)和碳(C)氧化成水和二氧化碳。除电耗,水耗外,不消耗其他原料,不带来二次污染,无需二次处理。徐州恒洁在有机废气,无机废气和恶臭气体采用AOP技术方面,是倡导者和领航者。2.2.3 AOP技术作用机理 深度氧化,是利用氧化促进剂与臭氧氧化技术结合提高氧化能力的技术。臭氧在复杂的反应过程中得到氧化促进剂的促进,产生等多的OH, H2O2,O3,O2,O,与挥发性有机物发生一系列的反应,有机物分子最终被氧化降解为CO2、H2O和无害有机物,去除率的高低与臭氧的产量,浓度,氧化促进剂的多少有关。羟基(OH)具有极强的氧化能力。在深度氧化分解中,臭氧参与直接反应,OH参与间接反应在PH 4
18、条件下90%由间接反应完成。特别是对异臭气体的分解,在直接和间接反应后分解率达95%以上。深度氧化与污染物得反应途径:直接反应:污染物+O3CO2+H2O+RCOOH注:O3(Eo=2.07V)有选择性,速度慢间接反应:污染物+OHCO2+H2O+RCOOH注:OH(Eo=2.8V)电位高,无选择性,速度快,反应能力强,速度快,可引发链反应使有机物彻底降解。2.2.4 AOP技术的雾化把离子臭氧体溶于水中进行雾化,其方法采用我司自行设计的臭氧雾化洗涤塔。底部加装曝气盘,臭氧通过曝气盘与水箱循环水生成臭氧水在高效氧化促进剂的作用下形成羟基OH,通过喷淋废气形成臭氧水与废气再次充分接触,利用引风机
19、将剩余臭氧气体向上与废气继续接触,其氧化过程包括直接氧化和间接氧化,将臭气氧化至无臭或低臭,喷淋水在臭氧的作用下,达到中水回用的标准,无二次污染。反应机理:O+O2O3形成羟基氧化O3+H2OH2O2H2O22OHO3+H2O2OH+O22.2.5 AOP技术技术在有机废气工程中的应用 以臭氧为核心,把高浓度的臭氧气体进行雾化,在氧化促进剂的作用下,产生羟基自由基OH高速率与废气中的有机物催化氧化以达到分解,降解有害物质的目的。AOP技术产生的大量的强氧化剂,氧化能力强,因此绝大部分有毒有害物质均能被分解。2.3工艺确定工艺流程确定废气净化工艺流程:深度氧化物化喷淋废气进入酸碱喷淋催化氧化达标
20、排放我公司在大量的实际工程中不断总结经验,不断的改进AOP技术在有机废气的治理技术,取得了较大的成功。部分成功案例有:全球生产安赛蜜、麦芽酚、乙基麦芽酚最大的企业之一安徽金禾实业股份有限公司一公司二氧化碳车间,污水厂污水池废气处理。亚洲最大的肌醇厂家诸城市浩天药业有限公司肌醇车间废气处理工程。苏州市艾尼威环保公司是目前国内有据可查的有机废气处理项目最佳的环保厂商。根据有机废气处理项目的复杂性,多样性,苏州市艾尼威环保公司在实践中不断总结经验,不断技术创新,针对不同的项目采用独特的设计。根据有机废气处理项目的复杂性,多样性,恒洁环保公司在实践中不断总结经验,不断技术创新,针对不同的项目采用独特的
21、设计。通过对建设费用、运行费用、维护费用与净化效果等进行综合估算分析后,我方建议本次方案废气采用前置喷淋洗涤系统进行预处理,后段加装深度氧化系统,酸碱中和系统,催化氧化系统,物化喷淋系统进行处理。废气经管道收集后进入恒洁深度氧化系统,深度氧化系统能产生大量的羟基自由基及高能离子剂活性基团,苯、甲苯、二甲苯等有害污染物与其中的活性自由基团发生化学反应,大量的有害污染物被分解为二氧化碳、水、无害羧酸后进入酸碱中和系统,进行酸碱中和后进入催化氧化系统进一步进行处理,羟基自由基及高能离子剂活性基团在催化氧化剂的作用下与残余有害污染物再次发生化学反应有害污染物被完全分解为二氧化碳、水及无害羧酸后进入物化
22、处理系统,经物化喷淋洗涤系统进行物化喷淋洗涤,天然植物液中含有生物碱,可与上面催化氧化产生的羧酸发生酸碱中和反应,生成无毒无害的物质。此方案不仅处理效率高,能高效去除苯,甲苯,硫化氢,甲硫醚,甲硫醇等污染物,而且运行维护费用低。工艺流程图如下:本设计包含范围:1. 成套设备:高级氧化系统,酸碱中和系统,催化氧化系统,物化喷淋系统2. 以上成套设备之间的管道阀门等和成套设备的安装。所需废气收集系统、收集系统至处理系统之间的管道由业主负责建设;动力照明电源、给排水等外部条件由业主单位按设计要求提供。2.4各系统单元描述 2.4.1收集系统对任何一个高效的废气控制和处理系统而言,废气收集系统都是一个
23、极为重要的关键要素。因为这一系统从源头处决定了废气控制和处理系统的处理大小。作为废气控制和处理系统的一个重要组成部分,废气收集及输送系统设计是一个极为重要的关键要素。废气收集及输送系统设计得合理与否很大程度上影响着整个废气控制和处理系统的处理效果。 2.4.2高级氧化喷淋系统 高级氧化喷淋系统主要由填料、喷淋装置、除雾装置、氧化促进剂A/B、氧水循环泵、氧化塔壳体组成。 (1)填料 填料主要作为布风装置,布置于吸收塔喷淋区下部,废气通过托盘后,被均匀分布到整个吸收塔截面。这种布风装置对于提高吸收效率是必要的,除了使主喷淋区烟气分布均匀外,氧化塔托盘还使得烟气与吸收液或洗涤液在托盘上的液膜区域得
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