呂鐘楠(江西巍華化學(xué)有限公司，江西 上饒 334400)

0 引言

化工生產(chǎn)過程會用到大量化學(xué)物質(zhì)，以農(nóng)藥生產(chǎn)為例，其中會涉及大量有毒、有害和揮發(fā)性物質(zhì)，在實(shí)際生產(chǎn)過程中會揮發(fā)造成空氣污染。如不能有效處理，就會對現(xiàn)場工作人員和周圍居民造成不良影響，同時(shí)存在安全隱患。因此，為提高化工廠生產(chǎn)過程的安全性和可靠性、減少揮發(fā)性污染物及其異味，采用合適的工藝方案對惡臭廢氣進(jìn)行處理十分必要。

1 化工廠生產(chǎn)廢氣異味危害

化工業(yè)生產(chǎn)存在高風(fēng)險(xiǎn)及環(huán)境污染隱患，在生產(chǎn)和冷凝過程中會產(chǎn)生大量的污染物，如：粉塵、有害物質(zhì)和有毒物質(zhì)的排放，會造成嚴(yán)重的空氣污染?；S產(chǎn)生的廢氣如果并未經(jīng)過科學(xué)方法加以妥善治理，工作人員一旦將廢氣吸入到身體內(nèi)部，其身心健康將無法得到保障，長此以往會對工作人員身體健康產(chǎn)生危害。化工廠排放的異味主要與揮發(fā)性有機(jī)化合物(VOCs) 有關(guān)，采用相應(yīng)的異味處理工藝可以改善化工廠的空氣質(zhì)量，減少異味的排放，能夠從根本上提高生產(chǎn)效率，提高了化工廠的生產(chǎn)及運(yùn)行水平[1]。

2 常規(guī)化工廠廢氣異味的處理方法

在對化工生產(chǎn)廠惡臭廢氣進(jìn)行處理時(shí)，可采用活性炭吸附、溶液吸附和焚燒等傳統(tǒng)方式。采用活性炭吸附處理技術(shù)方案，由于化工廠廢氣量大，活性炭更換頻率高，處理難度加大，嚴(yán)重阻礙了廢氣處理工作的有效開展；采用溶液吸附處理，則需要定期更換溶液，這將增加成本；而焚燒方式中，廢氣中的有害物質(zhì)不能得到充分處理，焚燒過程中產(chǎn)生的新污染物和廢氣中的異味也不能得到完全清除。

為了更好地消除廢氣異味，化工廠的廢氣處理方法也在不斷改進(jìn)和提高。如在惡臭廢氣的生物處理中，由于微生物的生命周期存在一定的時(shí)間間隔，化工廠產(chǎn)生的污染氣體不能得到充分處理。通過對農(nóng)藥廠惡臭廢水傳統(tǒng)處理系統(tǒng)的比較，提出了采用活性廢氣處理系統(tǒng)。在以往布袋曝氣除塵的基礎(chǔ)上，提出了一種活性廢水處理系統(tǒng)。離子除臭系統(tǒng)在傳統(tǒng)袋式曝氣除塵的基礎(chǔ)上，能深度、準(zhǔn)確地降解化工廠廢氣中的異味，為生產(chǎn)人員提供安全舒適的工作環(huán)境。

化工廠廢氣采集分析前應(yīng)進(jìn)行局部采樣，廢氣應(yīng)在前期進(jìn)行綜合處理，以獲取化工廠的實(shí)際數(shù)據(jù)[2]。而針對農(nóng)藥企業(yè)，其生產(chǎn)存在季節(jié)性，因此，工作人員應(yīng)結(jié)合非生產(chǎn)季節(jié)和生產(chǎn)高峰期的廢氣數(shù)據(jù)，形成更可靠的廢氣處理報(bào)告。在收集數(shù)據(jù)和信息時(shí)，應(yīng)記錄液體生產(chǎn)車間所用具體時(shí)間，保證數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性和可靠性。

3 化工廠生產(chǎn)廢氣異味處理工藝

3.1 冷凝回收法

冷凝法應(yīng)用較為廣泛，且操作價(jià)格相對便宜。該工藝?yán)没瘜W(xué)物質(zhì)的飽和特性，不同有機(jī)物在不同溫度下的飽和程度有一定差別。在系統(tǒng)壓力影響下，應(yīng)根據(jù)廢氣中所含物質(zhì)對有機(jī)物進(jìn)行濃縮和分離，從廢氣中分離出的有害物質(zhì)需嚴(yán)格遵循標(biāo)準(zhǔn)及規(guī)定。值得注意的是，有機(jī)物可以進(jìn)行回收利用處理，且可回收比例較高，但也只是在高濃度、小面積揮發(fā)性有機(jī)物的處理。而冷凝法是廢氣經(jīng)低溫處理后轉(zhuǎn)化為液體，從廢氣中分離出有害物質(zhì)。通過低溫蒸汽冷凝提取揮發(fā)性有機(jī)化合物，凈化廢氣，回收殘余揮發(fā)性有機(jī)化合物。該方法操作簡單，但難以保證操作質(zhì)量。特別是目前在高新技術(shù)的推動下，工業(yè)企業(yè)發(fā)展迅速，產(chǎn)生大量廢氣。在室溫恒定情況下，需要用冷卻水冷卻。一些廢物中揮發(fā)性有機(jī)化合物的含量非常低，冷凍分離技術(shù)需要大量資金。因此，冷凝回收揮發(fā)性有機(jī)化合物廢氣的處理成本也隨之提高[3]。

3.2 熱破壞法

熱破壞法也可稱為“熱分解”，通常是指燃燒氣體中帶有揮發(fā)性的有機(jī)化合物分解。此外，可根據(jù)燃燒需要適當(dāng)選擇催化劑含量，使廢氣中的具有揮發(fā)性的有機(jī)化合物產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，降低所含有機(jī)化合物的濃度。因此，熱解法主要分為直接燃燒法及催化燃燒法兩種形式。其中，直接燃燒是一種對廢物中具有揮發(fā)性有機(jī)化合物進(jìn)行熱處理、銷毀廢物的方法，采用此種方法效處理VOCs 廢氣異味，其有效性能夠達(dá)到99%以上。但也有一些情況下，采用高溫燃燒技術(shù)降解揮發(fā)性有機(jī)化合物時(shí)，雖然能夠消除一些已有的揮發(fā)性有機(jī)化合物氣體，但在燃燒過程中也有可能產(chǎn)生新的有毒有害氣體。為解決這個(gè)弊端，科研人員開發(fā)了催化燃燒法，在燃燒過程中添加催化劑，既不需要過高溫度，又有效控制了成本，提高了熱解效率，也防止了其他有害氣體的生成[4]。常用的催化劑包括金屬鹽與金屬兩種。然而，由于催化劑價(jià)格昂貴，催化燃燒的成本很高，所以，非貴金屬催化劑近年來得到了較快發(fā)展。值得注意的是，在使用催化劑時(shí)，應(yīng)該添加適量的載體來穩(wěn)定與提高催化劑的催化活性?，F(xiàn)階段，國內(nèi)大部分企業(yè)使用陶瓷作為催化劑載體，從根本上提高了處理效率。

3.3 生物處理法

廢氣中VOCs 的生物處理利用微生物的生理特性消化和代謝有機(jī)廢氣中的污染物，將其分解為二氧化碳、水和細(xì)胞組分，達(dá)到廢氣處理的目的。其過程為：首先，有機(jī)污染物與水接觸后，溶于水中；其次，當(dāng)有機(jī)物溶解在溶液中時(shí)，有機(jī)物會逐漸擴(kuò)散到生物膜中并被微生物吸收，從而降低揮發(fā)性有機(jī)廢氣中有害物質(zhì)的濃度；最后，這些有機(jī)氣體被微生物代謝和吸收，并分解成無害的化合物。該方法可合理用于廢氣處理，且具有速度快、操作簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)企業(yè)中[5]。

生物技術(shù)處理廢氣的方法較為多元化，如：微生物吸附法、生物轉(zhuǎn)化法、生物滴塔法等。目前，生物分子轉(zhuǎn)化技術(shù)在廢氣處理方面取得了令人矚目的成就，引起了各部門重視。有毒有害氣體可以轉(zhuǎn)化為可回收物質(zhì)，與當(dāng)前社會發(fā)展的理念高度契合。生物技術(shù)不僅操作簡單，成本低廉，而且可以進(jìn)行廢物利用，要在未來發(fā)展中予以重視。

4 VOCs 的處理技術(shù)

4.1 變壓吸附技術(shù)

變壓吸附(PSA)技術(shù)用于凈化垃圾中的VOCs。變壓吸附通常采用沸石分子篩用于吸收廢氣中的有害物質(zhì)，為讓沸石吸附作用充分發(fā)揮，應(yīng)該在一定環(huán)境條件下進(jìn)行操作。沸石分子篩可在特定溫度及壓力下吸附廢氣中的有害物質(zhì)，并將剩余的有害氣體輸送到指定的容器中進(jìn)行處理。在操作過程中，相關(guān)工作人員應(yīng)格外注意，如果加工設(shè)備大、工藝復(fù)雜，將會延長整體處理時(shí)間，還會提高成本支出。同時(shí)在廢氣處理排除階段，如果廢氣中有害物質(zhì)含量過大，也將會對工作人員生命健康構(gòu)成威脅。為保證安全操作，需要采用科學(xué)方法，準(zhǔn)確使用吸附劑。活性炭具有良好的通孔吸附效果。當(dāng)有害廢氣被吸收時(shí)，可以在容器中進(jìn)行轉(zhuǎn)化和再利用，吸附劑再生能力強(qiáng)，可回收利用，降低運(yùn)行成本[6]。

變壓吸附是一項(xiàng)新技術(shù)，在我國應(yīng)用尚處于初步發(fā)展階段，使用變壓吸附新技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)分壓吸附。壓力下會產(chǎn)生不同的吸附環(huán)境，減壓后，可將有機(jī)物從吸附劑中真正分離開來，并與有機(jī)物解吸技術(shù)相結(jié)合。在分離水及乙醇時(shí)，工作人員應(yīng)該要將分離出的廢氣引入活性炭中，將第一次減壓時(shí)吸附的水蒸汽分離、收集并冷卻，在第二次壓力下通過乙醇蒸氣還原獲得，并從廢氣中吸收。目前，變壓吸附新技術(shù)在天然氣領(lǐng)域受到了廣泛重視，以此為基準(zhǔn)，吸附材料正逐步向高吸附無污染材料轉(zhuǎn)變，將變壓吸附新技術(shù)應(yīng)用到揮發(fā)性有機(jī)化合物廢氣處理工藝中，實(shí)現(xiàn)新舊技術(shù)的完美融合，提高運(yùn)行效益[7]。

4.2 等離子技術(shù)

許多研究發(fā)現(xiàn)，低溫等離子體技術(shù)可以有效地去除廢氣中的重金屬，由于等離子體具有良好的導(dǎo)電性，納米二氧化硅和銅離子被用來改善活性炭的性能，低溫下活性炭對二氧化硅的凈化率可達(dá)96% 左右。相反，銅離子和其他金屬材料對甲醛的吸附?jīng)]有影響。在化學(xué)過程中，低溫等離子體通過放電和吸收電來控制離子的運(yùn)動，從而達(dá)到去除廢氣的效果。然而，由于成本高，新的等離子體技術(shù)目前仍處于起步階段，尚未得到廣泛應(yīng)用[8]。

5 離子廢氣處理系統(tǒng)

5.1 預(yù)處理設(shè)備

在使用離子廢氣處理系統(tǒng)時(shí)，為確保廢氣處理設(shè)備的功效，在配置注液時(shí)，注液應(yīng)該要具有良好的氣液比、高密度和強(qiáng)連通性，以確保廢氣處理的整體質(zhì)量。噴涂液投入使用前，需要對部分廢氣樣品進(jìn)行檢測，以確保噴涂液的pH 值達(dá)到相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)，從而有效處理可溶性廢氣，提高離子處理系統(tǒng)的綜合效率和質(zhì)量[9]。離子廢氣處理系統(tǒng)主要由PLC 模塊、斷路器和繼電器組成，提高了化工廠廢氣處理的工作效率。一般有手動控制模式和本地遠(yuǎn)程控制管理模式，在手動操作過程中，主要是手動啟動和停止設(shè)備，以確保離子控制系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。遠(yuǎn)程自動監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行可實(shí)時(shí)判斷離子處理狀態(tài)，通過計(jì)算機(jī)程序控制，也能夠保證離子廢氣處理系統(tǒng)安全[10]。

5.2 活性離子裝置

在離子廢氣處理技術(shù)的應(yīng)用中，主要采用高壓脈沖放電專用設(shè)備，在這種情況下，廢氣中的各種化合物可以迅速轉(zhuǎn)化為無污染的小分子化合物。在離子活性氧的外部催化作用下，空氣中的氧分子被有效激活，生成二次活性氧。在二次活性氧和離子活性氧的共同作用下，廢氣中的相關(guān)化學(xué)品會發(fā)生一系列化學(xué)反應(yīng)，最終實(shí)現(xiàn)化工廠廢氣處理質(zhì)量達(dá)標(biāo)，從而保障化工廠生產(chǎn)的安全性及可靠性。

在廢氣離子處理過程中，應(yīng)對處理后的廢氣進(jìn)行密封與收集處理，以確保廢氣處理的整體質(zhì)量及效率。在廢氣關(guān)閉后，可利用相應(yīng)的廢氣收集管道將處理后的廢氣輸送至前端空氣預(yù)處理系統(tǒng)，用于化工廠的廢氣預(yù)處理?？諝膺^濾設(shè)備可用于有效處理廢氣中的灰塵顆粒和水蒸氣物質(zhì)。在空氣過濾設(shè)備的處理過程中，可以去除廢氣中含塵物質(zhì)的混合物和水。不僅如此，可將通過空氣過濾裝置的廢氣引入活性離子芯反應(yīng)裝置，在核心處理廠，廢氣通過大量正負(fù)離子裝置與蛋氨酸、氨、臭氧和三甲胺等離子體結(jié)合，最終形成新型化學(xué)品。廢氣經(jīng)離子處理后可分解為二氧化碳、水分子和無害小分子，提高了廢氣處理的整體質(zhì)量和效果。凈化后的氣體可通過風(fēng)機(jī)輸送至排氣管，達(dá)標(biāo)后排放，從而保證了化工廠生產(chǎn)管理的整體安全性、可靠性、穩(wěn)定性、環(huán)保性及可持續(xù)性。為此，應(yīng)對化工廠生產(chǎn)廢氣異味進(jìn)行妥善處理，以保證化工廠相關(guān)工作正常開展[11]。

6 結(jié)語

根據(jù)我國構(gòu)建環(huán)境友好型社會的指導(dǎo)思想，揮發(fā)性有機(jī)化合物對環(huán)境的污染受到越來越多的關(guān)注。通過化工生產(chǎn)廢氣異味處理技術(shù)，可以有效減少揮發(fā)性有機(jī)化合物的排放。相關(guān)專業(yè)技術(shù)人員開發(fā)了各種新型處理技術(shù)，如變壓吸附技術(shù)、等離子技術(shù)和生物處理技術(shù)等。新技術(shù)的應(yīng)用在解決揮發(fā)性有機(jī)化合物的環(huán)境污染問題上起到了很大作用，從而提高化工企業(yè)的揮發(fā)性有機(jī)化合物廢氣的治理能力、減少環(huán)境污染，推動我國化工產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展。