0引言
鑒于當(dāng)前環(huán)保要求日益嚴格,涂裝廢氣末端治理日漸明晰。工程機械涂裝線的廢氣主要來自調(diào)漆室、噴漆室、流平室、烘干室和污水處理間的廢氣。這些廢氣的濃度一般在排放限制值內(nèi),為應(yīng)對標(biāo)準中的排放速率要求,高空排放是眾多工程機械制造商通常采取的方法。雖然目前可以滿足環(huán)保排放要求,但是高空排放實質(zhì)上就是廢氣沒有做任何處理的直接排放,對大氣環(huán)境危害較大。
1廢氣處理工藝對比
由于廢氣的種類比較多,處理的方法也各不相同,冷凝法、吸收法、燃燒法、催化法、吸附法等是國內(nèi)比較常用的方法;生物法、低溫等離子法等是近幾國外研發(fā)出來一種新技術(shù)、新工藝,以下對各工藝作簡要對比介紹。
1.1冷凝回收法
這種方法要求廢氣物中的有機物的濃度較高,一般在幾萬甚至幾十萬ppm,對于低濃度有機廢氣此法不適用。它的基本原理是涂裝線排除的廢氣物經(jīng)過冷凝器冷凝,然后再將冷凝后的冷凝液進行分離,分離出可回收且有價值的有機物。
1.2吸收法
化學(xué)吸收和物理吸收是吸收法的兩種形式,但是化學(xué)吸收應(yīng)用比較少,因為絕大多數(shù)廢氣物都不能采用化學(xué)吸收。物理吸收主要應(yīng)用在中高濃度的廢氣,它的原理:廢氣物經(jīng)過物力吸收后排放到大氣中,當(dāng)物理吸收的吸收液飽和后,要進行經(jīng)解析或精餾后可以重新利用。本法的二次污染問題較難解決且凈化效果不理想[1]。
1.3直接燃燒法
直接燃燒法的工藝比較簡單,較適用在高濃度的廢氣治理中。它的原理是:利用燃料將收集到的廢氣混合物進行加熱,將其加熱到700~800℃,并停留0.3~0.5s,在高溫下可燃的有害物質(zhì)方可分解變?yōu)闊o害物質(zhì)。
1.4催化燃燒法
本法是把廢氣加熱到200~300℃經(jīng)過催化床催化燃燒轉(zhuǎn)化成無害無臭的二氧化碳和水,達到凈化目的。該法適用于高溫、中高濃度的有機廢氣治理,國內(nèi)外已有廣泛使用的經(jīng)驗,效果良好。該法是治理有機廢氣的有效方法之一,但對于低濃度、大風(fēng)量的有機廢氣治理存在設(shè)備投資大、運行成本較高的缺點[2]。
1.5吸附法
1)直接活性炭吸附法
這種方法設(shè)備比較簡單、投資較小,它是將涂裝線排除的有機廢氣,經(jīng)過活性炭的進行吸附,吸附率在90%以上。此方法活性炭達到飽和后無法進行再生,需要對其進行定期更換,方可保證凈化效果。更換時會導(dǎo)致裝卸、運輸?shù)冗^程中造成二次污染,活性炭成本比較高且飽和活性炭需要專門處理機構(gòu)處理,處理費用較高,因此其直接活性炭吸附的運行成本相當(dāng)高。
2)吸附—回收法
該法利用過熱蒸汽反吹吸附飽和的吸附劑進行脫附再生,蒸汽與脫附出來的有機氣體經(jīng)冷凝、分離,可回收有機液體。該法凈化效率較高,但要求提供必要的蒸汽量。另外有機溶劑與水的分離不很徹底,得到的混合液體品質(zhì)不高,組份較為復(fù)雜,這些有機液體無法直接用到生產(chǎn)中,要再采用蒸餾、精餾、萃取等多道程序處理。
3)新型吸附—催化燃燒法
此方法主要解決低濃度、大風(fēng)量廢氣物的處理,它綜合了吸附法和催化燃燒法兩者的優(yōu)點。它的基本原理是:低濃度的涂裝線廢氣物,先通過新型活性炭進行吸附,飽和后給其通入熱空氣進行加熱,將有機廢氣從活性炭中脫附出來,這時廢氣物就從低濃度變成了高濃度廢氣物,然后將這些高濃度的廢氣物,再送入到催化燃燒床燃燒。這種方法正在得到推廣及認可,是比較實用廢氣處理效果比較好的一種方法[2]。
1.6低溫等離子技術(shù)
低溫等離子技術(shù)比較適用于低濃度、小分子廢氣物的處理,它是繼固、液、氣這三者之后的第四態(tài),當(dāng)外加電壓至氣體著火點電壓時,氣體擊穿,產(chǎn)生一新混合體。之所以成為低溫等離子是由于,在放電的過程中雖然電子的溫度達到很高,但重粒子溫度缺很低,致使整個體系呈現(xiàn)低溫狀態(tài)。
它的原理是利用產(chǎn)生的這些高能電子、自由基等活性粒子與廢氣中物作用,使廢氣中的污染物分子發(fā)生分解等一系列的反應(yīng),然后達到分解污染物的目的。
1.7光催化技術(shù)
光催化技術(shù)是適用于低濃度廢氣物的處理方式之一,它是將TiO2作為催化劑,反應(yīng)條件比較溫和,光解速度較快,光催化的產(chǎn)物:CO2、H2O或其它,它的應(yīng)用范圍比較廣,包括醛、酮、氨等有機物廢氣物,都可利用TiO2進行光催化清除。其主要機理是:催化劑吸收光子,與表面的水反應(yīng)產(chǎn)生一種比較主要的活性物質(zhì),他對光催化的氧化起著決定性作用的羥基自由基(?OH)。還會產(chǎn)生一種活性氧物質(zhì)(?O,H2O2)[3]。
1.8幾種常用治理廢氣工藝對比
幾種常用治理工藝在有機廢氣治理的應(yīng)用比較如表1所列。
2推薦工藝
以山推股份推土機事業(yè)部涂裝線廢氣為研究對象,廢氣處理源為噴涂時廢氣由液態(tài)的漆霧和氣態(tài)的揮發(fā)性有機物兩部分組成,漆霧顆粒微小、黏度大、易黏附于物質(zhì)表面,凈化有機廢氣前必須先除漆霧;揮發(fā)性有機物大多難溶于水;排放不連續(xù):主要集中在噴涂作業(yè)時間段,不作業(yè)時廢氣濃度很低。
此次處理廢氣有風(fēng)量大、有機物濃度低、含一定粘性漆霧及顆粒粉塵等特點。結(jié)合同行業(yè)中的成功實踐經(jīng)驗,采用“組合式過濾器+活性炭吸附+脫附催化燃燒再生”工藝來治理有機廢氣,此工藝是利用催化燃燒反應(yīng)熱能脫附吸附在活性炭內(nèi)有機溶劑[3]。
3工作原理
本著安全、節(jié)能、方便、可靠、經(jīng)濟的原則,預(yù)防廢氣中含有少量粉塵顆粒。首先有機廢氣經(jīng)組合干式過濾器,去除廢氣中的漆霧粉塵及顆粒物,以防活性碳微孔被堵塞,延長活性炭的使用周期,然后將符合吸附條件的有機廢氣送入活性炭吸附箱進行吸附凈化,凈化后的潔凈氣體由主排風(fēng)機排入大氣中。吸附裝置配有備用吸附箱1套,當(dāng)活性炭吸附飽和后通過控制閥門切換至催化燃燒脫附狀態(tài);脫附再生系統(tǒng)采用在線脫附再生,即吸附過程為連續(xù)式處理工藝,在備用吸附裝置投入使用同時,飽和吸附箱則進行脫附工作,脫附后活性炭箱預(yù)備至下次循環(huán)使用。
4技術(shù)特點
1)整個系統(tǒng)設(shè)備實現(xiàn)了凈化、脫附過程自動化,與回收類有機廢氣凈化裝置相比,無須配備壓縮空氣等附加能源,運行過程不產(chǎn)生二次污染,設(shè)備投資及運行費用低;
2)使用特殊成型的蜂窩狀活性炭作為吸附材料,由于其比重為條形活性炭纖維的8-10倍,再生前吸附有機溶劑可以達到活性炭總重量的25%,具有使用壽命長,吸附系統(tǒng)運行阻力低,凈化效率高等特點;
3)設(shè)備占地面積小、重量較輕,吸附床濾料采用堆砌式結(jié)構(gòu),裝填方便,更換容易;
4)采用優(yōu)質(zhì)貴金屬鈀、鉑載在蜂窩狀陶瓷上作催化劑,具有使用壽命長,分解溫度低,脫附預(yù)熱時間短,能耗低;催化燃燒率達97%以上。
5)采用PLC控制系統(tǒng),設(shè)備運行、操作過程實現(xiàn)自動化,運行過程安全穩(wěn)定、可靠。江蘇金弘潤環(huán)保設(shè)備有限公司
6)在活性炭吸附床前采用過濾器過濾小顆粒物,凈化效率高,確保吸附裝置的使用壽命。
5工藝流程
本裝置工藝流程為:預(yù)處理(過濾)——吸附濃縮——解吸脫附——催化燃燒的工藝流程,詳細工藝流程見圖1所示。
系統(tǒng)由7個活性炭吸附器(6吸1脫),1個催化燃燒床構(gòu)成,將各條生產(chǎn)線中的所有排氣管合并連接引至凈化設(shè)備,各個支管上安裝一只手動調(diào)節(jié)閥,配比調(diào)節(jié)風(fēng)量;在吸附凈化裝置與廢氣進口之間安裝一套預(yù)處理設(shè)備,去除廢氣中的UV漆霧,從而避免活性炭微孔被堵塞,然后送入活性炭吸附箱進行吸附凈化,當(dāng)任一活性炭吸附器接近飽和時,系統(tǒng)將自動切換到備用活性炭吸附器(此時飽和活性炭吸附器停止吸附操作),然后用熱氣流對飽和活性炭吸附器進行解吸脫附,將有機物從活性炭上脫附下來。在脫附過程中,有機廢氣已被濃縮,濃度較原來提高幾十倍,達2000mg/m3以上,濃縮廢氣送到催化燃燒裝置,最后被分解成CO2與H2O排出。
完成解吸脫附后,活性炭吸附器進入待用狀態(tài),待其他活性炭吸附器接近飽和時,系統(tǒng)再自動切換回來,同時對飽和活性炭吸附器進行解吸脫附,如此循環(huán)工作。最后凈化后的潔凈氣體由主排風(fēng)機排入大氣中。
6結(jié)論
鑒于當(dāng)前環(huán)保要求日益嚴格,VOCs末端治理日漸明晰,除了選用水性、高固含、噴粉等低VOCs含量涂料,或者采用機器人噴涂工藝、靜電噴涂工藝等先進噴涂技術(shù)外。還有就是廢氣處理技術(shù)的應(yīng)用,由于廢氣處理技術(shù)的種類非常多,且沒有一個詳細的介紹。本文通過對比分析國內(nèi)常用廢氣處理技術(shù)及國外新興處理技術(shù),給初始接觸者一個指導(dǎo)作用。并結(jié)合實際應(yīng)用情況對應(yīng)用比較成熟的“組合式過濾器+活性炭吸附+脫附催化+燃燒再生”進行了詳細的介紹。
來源:現(xiàn)代涂料與涂裝 作者:董慶建 王萌等
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