余力彥

（紹興市上虞區(qū)環(huán)境監(jiān)測站，浙江 紹興 312369）

0 前言

某大型上市醫(yī)藥股份公司在維生素E產(chǎn)品中間體的生產(chǎn)過程中干燥工序產(chǎn)生的廢氣，氣味比較敏感，主要污染因子有三甲酚、乙酸乙酯、三甲基苯醌、異丙醇和少量含硫類物質(zhì)等。廢氣采用旋風(fēng)、布袋除塵后，由風(fēng)機引至水噴淋塔、堿噴淋塔先后進(jìn)行水洗和堿洗處理后高空排放。

現(xiàn)有廢氣處理工藝流程如下圖：

由于治理不徹底，排出的氣體仍有微量臭味（主要是酚類、醌類的味道），造成的二次污染影響人們的感官，長期以來成為治理難題，困擾著該公司的發(fā)展。為改善環(huán)境，提升公司社會責(zé)任感，該公司擬對該股廢氣進(jìn)行除味深化治理，徹底消除該股廢氣排放帶來的負(fù)面影響。

1 工藝思路

有機廢氣的治理方法較多，根據(jù)其可燃性，溶解性等特性，常用的治理方法有：冷凝法、吸收法、燃燒法、催化氧化法、吸附法、生物法、光催化法等[1]。

1.1 冷凝回收法

冷凝法非常適用于氣量小，濃度高的廢氣，同時可以回收其中有利用價值的成分。反應(yīng)釜、真空泵、蒸餾設(shè)備排出的尾氣經(jīng)冷凝預(yù)處理后，后續(xù)的末端治理成本可以大幅降低。

1.2 吸收法

吸收法適合于中高濃度的廢氣，風(fēng)量適應(yīng)范圍較寬。

1.3 燃燒法

燃燒法有熱力燃燒法、催化氧化、蓄熱氧化、蓄熱催化氧化等多種類型。

①熱力燃燒法處理效率高，但能耗高，運行費用過高。

②催化氧化法適用于高溫、中高濃度的有機廢氣治理[2]。但該法若使用貴金屬催化劑，費用昂貴；化工行業(yè)廢氣種類多，當(dāng)含有鉛、錫、鋅、硅、硫、磷、砷及鹵素等物質(zhì)時，催化劑容易中毒；特別是一般化工行業(yè)廢氣中都含有氯元素，在催化氧化的溫度段內(nèi)，會有劇毒物質(zhì)二噁英產(chǎn)生。

1.4 吸附法

1.4.1 吸附——催化氧化法

適用治理低濃度、大風(fēng)量有機廢氣，沒有將廢氣中有利用價值的部分加以回收，且其投資成本較高，操作不當(dāng)，容易造成催化劑失活。

1.4.2 吸附——回收法

吸附回收法凈化效率較高，雖然一次性投資較高，但是其回收物質(zhì)的價值高，不但能彌補一次性投資，且能給企業(yè)帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益，是中低風(fēng)量，濃度高的有機廢氣理想的治理方法。

1.5 生物法

生物法凈化有機廢氣的機理是通過固定在濾料上的微生物的代謝活動，將廢氣中的有機成分轉(zhuǎn)化成簡單的無機物（CO2、水等）及細(xì)胞組成物質(zhì)，從而達(dá)到將氣體污染物去除的效果[3]。本法缺點是：設(shè)備占地面積大、設(shè)備運行維護(hù)技術(shù)要求高，其中培養(yǎng)的微生物對溫度、濕度敏感，一般技術(shù)人員不善于管理。

1.6 光催化法

光催化氧化法能夠把各種廢臭氣體如醛類、苯類、氨類、氮氧化物、硫化物及其它VOC類有機物、無機物在光催化氧化 的作用下還原成二氧化碳（CO2）、水（H2O）以及其它無毒無害物質(zhì)，同時具有除臭、消毒、殺菌的功效。

（5）抽樣檢測。市場監(jiān)管者將樣品放入特殊容器中送入檢測機構(gòu)對進(jìn)場的果蔬進(jìn)行成分分析，并做好樣品與商品信息的相互關(guān)聯(lián)。

2 進(jìn)出口污染物因子、廢氣量設(shè)計

2.1 排氣量

根據(jù)車間提供資料，現(xiàn)有風(fēng)機排氣能力為12 000～14 000 m3/h。通過對干燥塔無物料情況下實測，廢氣流量約為8 400 m3/h，溫度約70℃，折合常溫氣流量約為7 400 m3/h，考慮到余量情況，建議設(shè)計排氣量9 000 m3/h。

2.2 排氣濃度

根據(jù)相關(guān)資料提供，廢氣的主要污染物有三甲酚、乙酸乙酯、三甲基苯醌、異丙醇和少量含硫類物質(zhì)等。排氣濃度總有機物（VOC）在40～400 ppm之間，折算重量比，濃度約為 270～2 700 mg/m3。根據(jù)物料衡算，烘干過程三甲基苯醌損耗量約為100 kg/d，計算濃度為 650 mg/m3。

廢氣中的硫主要是產(chǎn)品生產(chǎn)過程中添加的催化劑中帶來的，以二氧化硫的方式存在，折合純硫量約為0.034 kg/h。按二氧化硫計算濃度約為9 mg/m3。

表1 廢氣組成及含量

2.3 排氣溫度

根據(jù)車間提供資料，旋風(fēng)除塵器出口溫度為60℃～70℃。

2.4 排水量

根據(jù)車間提供資料，進(jìn)干燥塔物料含水量為13%～20%，按20%計算，排水量為100 kg/h。烘干過程絕對濕度上升 1.2%～1.3%。

3 設(shè)計原則

（1）根據(jù)廢氣的特征，結(jié)合現(xiàn)有的廢氣治理設(shè)施，在確保廢氣處理達(dá)標(biāo)的前提下，盡量采用簡潔、成熟、可靠的處理工藝，達(dá)到功能安全可靠、經(jīng)濟(jì)合理、操作方便。

（2）資料結(jié)合實地勘察，盡可能真實地反映實際污染狀況，為工藝選擇提供充分依據(jù)。

（3）處理工藝要有針對性。應(yīng)根據(jù)企業(yè)的具體情況和發(fā)展規(guī)劃，有針對性地提出綜合治理工藝線路，做好惡臭、有毒化學(xué)品防治的優(yōu)先考慮，分析其達(dá)標(biāo)排放的可行性，減輕對大氣環(huán)境的污染。

（4）末端治理與清潔生產(chǎn)相結(jié)合，來提高處理效果，削減運行成本，降低企業(yè)負(fù)擔(dān)。

（5）主要機電設(shè)備選用優(yōu)質(zhì)、低能耗的國產(chǎn)設(shè)備，設(shè)置必要的自控裝置，合理應(yīng)用自動控制，達(dá)到現(xiàn)場無人值守，盡最大可能地減少維修費用。

（6）布局合理、緊湊、美觀。

4 治理工藝

4.1 工藝思路

該股尾氣污染物成分比較單一、穩(wěn)定，可以選擇將尾氣作為干燥系統(tǒng)補風(fēng)進(jìn)行回用，達(dá)到一定飽和濃度后再作為廢氣進(jìn)行處理，同時，廠區(qū)有一套適合處理高溫、中高濃度有機廢氣的催化氧化裝置，設(shè)計處理能力為10000 m3/h，實際處理負(fù)荷為4500 m3/h，剩余量完全可以滿足對該股排放廢氣的處理。

4.2 工藝流程簡圖

圖1 廢氣處理工藝流程圖

圖2 廢氣回用工藝流程圖

4.3 工藝流程說明

物料進(jìn)行干燥產(chǎn)生的干燥廢氣經(jīng)布袋除塵后，80%的廢氣（7200 m3/h）通過風(fēng)機1進(jìn)行再次除塵，然后進(jìn)入冷凝系統(tǒng)和氣液分離器，廢氣依次經(jīng)過循環(huán)水、低溫水兩級冷凝、絲網(wǎng)除沫器，去除其中的水汽，最后采用蒸汽加熱后作為物料干燥的干燥塔進(jìn)氣引至干燥塔進(jìn)口，進(jìn)行循環(huán)套用，20%廢氣（1800 m3/h）進(jìn)入堿洗塔噴淋堿洗后，由引風(fēng)機2引至催化氧化裝置進(jìn)行深度處理[4]。

4.4 催化氧化床工作原理

廢氣送至催化氧化床進(jìn)氣口，與高溫氧化處理后的高溫氣體進(jìn)行換熱，溫度達(dá)到250℃～290℃之間，即達(dá)到廢氣所需的“起燃”溫度，如溫度太低，電加熱器自動開啟，確保廢氣的溫度達(dá)到“起燃”溫度，然后被送至催化劑層催化氧化，催化氧化后的廢氣溫度可達(dá)420℃～480℃，與進(jìn)入催化氧化床的廢氣熱交換后，溫度降為180℃～230℃排出，進(jìn)行高空排放。

4.5 工藝設(shè)計參數(shù)

（1）設(shè)計處理氣量：9000 m3/h。

（2）尾氣溫度：70 ℃。

（3）脫水量：100 kg/h。

5 小結(jié)

本工藝采用冷凝器將水分冷凝后80%尾氣由風(fēng)機輸送，回流為干燥塔進(jìn)氣，20%尾氣送催化氧化裝置治理。經(jīng)循環(huán)后送催化系統(tǒng)治理的尾氣VOC濃度為1350～13500 mg/m3，平均濃度約為3000 mg/m3，二氧化硫濃度約為45 mg/m3，氣量1800～2000 m3/h，車間和廠界氣味都得到明顯控制，基本無異味，每年可減少尾氣排放2700萬m3，減少VOC排放81 t。廢氣排放濃度符合《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 16297-1996）中的“新污染源大氣污染物排放限值”的二級標(biāo)準(zhǔn)和《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》（GB 14554-93）中的排放要求。同時，該工藝對污染因子的去除率高，運行穩(wěn)定，操作管理方便，運行費用相對較低。催化燃燒廢氣集中處理裝置廢氣監(jiān)測結(jié)果如表2、表3所示。

表2 催化燃燒廢氣集中處理裝置廢氣監(jiān)測結(jié)果

表3 催化燃燒廢氣集中處理裝置出口二噁英監(jiān)測結(jié)果

[1] 郝吉明，馬廣大.大氣污染控制工程[M].第2版.北京：高等教育出版社，2002.

[2] 麥榮堅，李永峰，余林，等.VOCs催化燃燒整體式催化劑的研究進(jìn)展[J].化工新型材料,2010,38（8）:24-106.

[3] 蔣芝君，王 鵬，翟 杰，等.惡臭的生物治理技術(shù)[J].微生物學(xué)通報，2003，30（2）：70-74.

[4] 王寶慶，馬廣大，陳劍寧，等.揮發(fā)性有機廢氣凈化技術(shù)研究進(jìn)展[J].環(huán)境污染治理技術(shù)與設(shè)備，2003，4（5）：47-51.