化工废气治理设计

1、1 绪论1.1选题背景大气污染是我国目前最突出的环境问题之一 ,石油化学工业废气是大气污染物的重要来源。大量废气排入大气,必然使大气环境质量下降,给人体健康带来严重危害。废气中最难处理的就是有机废气,有机废气通过呼吸道和皮肤进入人体后,能给人的呼吸、血液、肝脏等系统和器官造成暂时性和永久性病变,尤其是苯并芘类多环芳烃能使人体直接致癌,已经引起人类的高度重视。石油化工企业生产中会产生各种有机物废气,主要包括各种烃类、醇类、醛类、酸类、酮类和胺类等 ,这些有机废气会造成大气污染 ,危害人体健康,。有机废气对人体的危害是多方面的,不同行业有机物废气的毒性也是各不相同的,其中废气中10 种常见的有机废

2、气对人体的危害主要表现为:苯类有机物多损害人的中枢神经,造成神经系统障碍,当苯蒸气浓度过高时(空气中含量达2 %) ,可以引起致死性的急性中毒。多环芳烃有机物有强烈的致癌性。苯酸类有机物能使细胞蛋白质发生变形或凝固,致使全身中毒。发生腈类有机物中毒时,可引起呼吸困难、严重窒息、意识丧失直至死亡。有机物硝基苯影响神经系统、血相和肝、脾器官功能,皮肤大面积吸收可以致人死亡。芳香胺类有机物致癌,二苯胺、联苯胺等进入人体可以造成缺氧症。有机氮化合物可致癌。有机磷化合物降低血液中胆碱脂酶的活性,使神经系统发生功能障碍。有机硫化合物中,低浓度硫醇可引起不适,高浓度可致人死亡。含氧有机化合物中,吸入高浓度环

3、氧乙烷可致人死亡;丙烯醛对粘膜有强烈的刺激;戊醇可以引起头痛、呕吐、腹泻等。进入 21 世纪,随着社会经济的发展和人们环保意识的增强,人们对环境质量提出了更高的要求。目前我国的环境问题依然十分突出 ,已严重地制约了经济发展和人民生活水平的提高,其中有毒有机物对环境污染非常严重,该类污染物具有排放量大、污染面广和难以降解的特点,对它们的污染控制一直是环保工作者研究的重点课题。1.2设计意义随着国民经济的告诉发展，人民的生活水准的迅速提高，对生活，工作，学习环境的要求也日益提高，废气污染的治理也越来越受到人们的关注。因此，以石油化工企业为研究对象，进行废气的分析，并采取适当的工艺对废气进行治理，尽

4、可能的减少废气对人体的危害，是大气污染治理的极为重要的一部分，也是一项有意义的工作。1.3设计的主要内容本文将介绍一种广泛应用于石油化学工业废气净化的技术生物技术。本次设计主要涉及五部分内容，包括废气的收集、废气的处理、净化气体的排放、连接管道的设计计算以及相关设计图的绘制。其中还介绍了废气污染现状与危害，处理的工艺流程和原理、相关的各种标准规则。2 设计概要2.1设计范围本设计范围包括：处理装置、配电、管道设计和排放系统设计、投资分析以及系统运行费用预估等。 2.2 技术规范 1、大气污染控制工程；2、工业通风除尘技术；3、大气污染物综合排放标准（gb16297-1996）；4、工作场所有害

5、因素职业接触限值（gbz2-2002）；5、城镇污水厂污染物排放标准（gb18918-2002）；6、工业企业总平面设计规范(gb50187-93)；7、工业建筑防腐蚀设计规范(gb50046-95)；8、大气污染物综合排放标准（gb16297-1996）；9、大气环境质量标准（gb3095-1996）；2.3 设计依据1、对废气介质和设计要求所做的分析化验及小试结果； 2、类似工程治理的工程经验和技术；3、国家现行的建设项目环境保护设计规定；4、设计技术规范与标准。2.4 设计原则 1、借鉴类似废气处理工程实践经验，广泛参阅相关资料；2、处理工艺稳定、合理、可靠、实用； 3、运行费用低，管理

6、操作简便；4、根据场地情况，合理布局。3 设计参数及目标3.1 主要技术参数1设计范围：有机废气2处理风量：6000m3h；3废气温度： 25；4净化率： 90%；5排放高度： 15m；6排放浓度：达到 gb16297-1996大气污染物综合排放标准中二级标准；3.2 设计目标1严格执行国家有关环境保护的各项规定，确保各项污染指标达到国家及地区有关污染物排放标准，认真贯彻国家关于环境保护的方针和政策，使设计符合国家的有关法规、规范。经处理后排放的粉尘符合国家和地方的有关排放标准和规定。2经本处理工艺处理后的废气，将不会产生二次污染。3本处理工艺运行安全可靠，处理效果好，维护简单方便。4 采用低

7、耗能、地运行费用、基建投资少、维护管理方便。5 工艺设计与设备选型能够在生产运行过程中有较大的调节余地。采用先进、可靠的自动化控制技术，使废气能够完成自动处理。4 废气处理工艺分析及确定4.1废气处理工艺方案的选择4.1.1选择思路随着科学技术的飞速发展，商品生产给人类物质文明增色添彩，然而与丰富的物质享受相伴而生的是人类生态环境在遭受不断地威胁。有机废气污染物排放所造成的环境污染问题，带给生态环境和人类身体健康严重的危害性因而成为人们关注的焦点。有机废气的种类多种多样，所以采用的治理技术也要根据废气的性质而定。根据排放的废气情况，废气处理工艺的选择必须依照如下思路：（1）根据废气的气质和排放

8、量，采用成熟可靠的多级高效物化处理工艺。（2）首先通过均质过程，使废气气质、气量稳定，减轻后续处理工艺的冲击负荷。（3）综合考虑投资成本。4.1.2常见废气治理方法及比较 目前国内废气气体处理常见的方法有活性碳吸附法、等离子法、植物喷洒液法和和uv光解净化法等等。 1. 活性碳吸附法 活性碳吸附法是利用活性炭内部空隙结构发达，有巨大比表面积原理来吸附通过活性炭池的恶臭气体分子，初期处理效率可达65%，但极易饱和，通常数日即失效，需要经常更换，并需要寻找废弃活性碳的处理办法，运行维护成本很高，适用于低浓度、大风量气体，对醇类、脂肪类效果较明显，但湿度大的废气效果不明显，且容易造成环境二次污染。

9、2. 等离子法 等离子法是利用高压电极发射离子及电子，破坏废气分子结构的原理，轰击废气中分子，从而裂解废气分子，对低浓度的污染气体净化效果明显，在正常运行情况下可达到80%以上，能处理多种废气充分组成的混合气体，不受湿度的影响，且无二次污染；但用电量大，且还需要清灰，运行维护成本高，对高浓度易燃易爆气体极易引起爆炸。3. 植物喷洒液法 植物喷洒液是通过向产生污染气体的空间喷洒植物提取液将气体进行中和、吸收，达到净化气体的目的，净化废气效果低浓度可达到50%，不同的废气选择不同的喷洒液，需经常添加植物喷洒液，且需维护设备，运行维护费用高，易造成二次污染。 4. uv光解净化法 uv光解净化法采用

10、高能uv紫外线，在光解净化设备内，裂解氧化废气物质分子链，改变物质结构，将高分子污染物质裂解、氧化为低分子无害物质，其净化效率可99%，净化效果大大超过国家1993年颁布的恶臭物质排放标准（gb14554-93），能处理氨、硫化氢、甲硫醇、甲硫醚、苯、苯乙烯、二硫化碳、三甲胺、二甲基二硫醚等高浓度混合气体，内部光源可使用三年，设备寿命在十年以上，净化技术可靠且非常稳定，净化设备无须日常维护，只需接通电源即可正常使用，。适用范围：食品加工厂、肉类加工厂、屠宰场、家禽饲料场、金属铸造厂、塑料再生厂、喷涂溶剂等有机和无机物污染气体的净化处理。但其对湿度大的废气效果不明显，且容易造成环境二次污染，对人

11、体伤害比较大。国外现有污染气体的主要处理技术有：氧化法、物理化学法、低温等离子法、植物提取液法、生物技术等。表4-1 各种治理技术对比表治理技术主要机理优点缺点活性炭吸附法利用活性炭吸附污染气体中致臭物质，污染气体通过活性炭层，污染物质被吸附，洁净气体排出吸附塔去除效率高，适合高净化要求的气体活性炭吸附到一定量时会达到饱和，就必须再生或更换活性炭，因此运行成本较高。这种方法常用于低浓度臭气和脱臭的后处理。产生二次污染。化学反应法利用废气中的某些物质和药液产生中和反应的特性，去除气体中污染成分。常见的有酸碱洗涤法，加氯洗涤法，过氧化氢洗涤法可以广泛地出去多种恶臭气体，并达到很高的去除效率；具有较

12、强操作性 必须配备较多的附属设施，运行管理较为复杂，运行费用较高，与药液不反应的臭气较难去除，效率低。续表4-1 各种治理技术对比表热氧化法催化氧化法在催化剂的作用下，使有机废气中的碳氢化合物在较低温度下迅速氧化成为氧化碳和水，从而达到净化目的低温操作（288-350），高去除率运行费用较高，催化剂易中毒，产生nox的二次污染。高设备投资热氧化法直燃式氧化法用直接燃烧的方式来去除有机污染气体高去除率，可处理高浓度vocs高设备投资，运行费用高，产生较多nox的二次污染蓄热式氧化法加热蓄热陶瓷，让有机气体通过蓄热燃烧室进行燃烧，达到去除的目的高去除效率，较之直燃式，运行费用低高设备投资，处理可燃

13、气浓度小于25%，产生nox的二次污染，设备重量大，维护保养困难土壤脱臭法土壤脱臭机理主要可分为物理吸附和生物分解两类，水溶性恶臭气体（如胺类、硫化氢、低级脂肪酸等）被土壤中的水分吸收去除，而非溶性臭气则被土壤表面物理吸附继而被土壤中微生物分解维护费用低，除臭效果与活性炭相当占地多，处理占地为2.5-3.3m2/m3气体；不适于多暴雨多雪地区，对于高温、高湿和含水尘等气体必须进行预处理低温等离子法在外加电场的作用下，电极空间里的电子获得能量后加速运动，从而引发了使其发生激发、离解或电离等一系列复杂的物理、化学反应，使得产生臭味的基团化学键断裂，再经过多级净化而达到除臭的目工艺简洁，操作简单，适

14、应气体温度宽（5050）去除效率低，可处理的气体种类较少uv紫外线法利用特制的高能高臭氧uv紫外线光束照射恶臭气体，改变恶臭气体的分子结构，使有机或无机高分子恶臭化合物分子链在高能紫外线光束照射下，降解转化成低分子化合物占地面积小，运行成本较低，设备投资较低去除效率低，可处理的气体种类较少续表4-1 各种治理技术对比表植物液喷洒技术通过雾化植物的天然提取液，让雾化后的液体与异味气体结合，产生包覆、氧化、分解等一系列物理化学反应，将异味气体转化成二氧化碳、水和无机盐。达到除臭目的设备投资较低，工艺简单，易操控，去除效率较高运行费用高，可处理气体种类较少生物技术利用微生物和污染气体接触，当气体经过

15、生物表面是被特定微生物捕获并消化掉，从而使有毒有害污染物得到去除工艺流程简短、监测控制集中、减除效果明显、去除效率高，运行费用低，占地面积小、不产生二次污染一次性投资高通过以上各种治理技术的比对，使用生物技术治理污染气体明显更适合当前真正意义的环保理念。4.2 生物技术介绍4.2.1 什么是生物技术生物技术（environmental biotechnology）是指直接或间接利用生物或生物体的某些组成部分或某些功能，建立降低或消除污染物的生产工艺或能够高效净化环境污染，同时又能生产有用物质的工程技术。科技的发展充分证明了环境生物技术在解决环境问题过程中所示出的独特功能和优越性，它的纯生态过程

16、，体现出了可持续发展的战略思想，它具有速度快、消耗低、效率高、成本低、反应条件温和以及无二次污染等显著优点。生物技术是21世纪国际生物技术的一大热点，兼有基础科学和应用科学的特点，在环境污染治理中，主要利用微生物、少部分利用植物作为污染控制的生物，是环境保护中应用最广的、最为重要的单项技术，其处理污染物通常能一步到位，最终产物大都是无毒无害、稳定的物质。在水污染控制、大气污染治理、有毒有害物质的降解、清洁可再生能源的开发、废物资源化、环境监测、环境污染的修复和重污染工业企业的清洁生产等各个方面，环境生物技术都发挥着极为重要的作用。目前生物技术应用于环境保护中主要是利用微生物，少部分利用植物作为

17、环境污染控制的生物。生物技术已是环境保护中应用最广的、最为重要的单项技术，其在水污染控制、大气污染治理、有毒有害物质的降解、清洁可再生能源的开发、废物资源化、环境监测、污染环境的修复和污染严重的工业企业的清洁生产等环境保护的各个方面，发挥着极为重要的作用。应用环境生物技术处理污染物时，最终产物大都是无毒无害的、稳定的物质，如二氧化碳、水和氮气。利用生物方法处理污染物通常能一步到位，避免了污染物的多次转移，因此它是一种消除污染安全而彻底的方法。特别是现代生物技术的发展，尤其是基因工程、细胞工程和酶工程等生物高技术的飞速发展和应用，大大强化了上述环境生物处理过程，使生物处理具有更高的效率，更低的成

18、本和更好的专一性，为生物技术在环境保护中的应用展示了更为广阔的前景。 随着细胞融合、基因工程、分子生物等技术的发展，环境生物技术得到了进一步的开发，研究领域不断扩大，已成为一种经济效益和环境效益俱佳的解决环境污染问题的有效手段之一。同时,随着人们环境意识和生态概念的不断加强,市场对生物技术、生物产品的需要明显增多,政府也更加重视生物技术的发展，环境生物技术本身也将更加成熟。生物技术是利用微生物和污染气体接触，当气体经过生物表面时被特定微生物捕获并消化掉，从而使有毒有害污染物得到去除的一种污染气体治理技术。4.2.2 国内外研究现状 利用生物法处理空气中的污染物可以追溯到20世纪50年代中期，生

19、物法净化废气的研究， 最先用于处理空气中低浓度的臭味物质，如堆肥场和动物脂肪加工场的有机废气脱臭处理。第一个利用微生物处理废气的专利于1957年出现在美国，但到1970年后才引起各国重视。到1980年，德国、日本、荷兰等国家已有相当数量的各类生物处理废气装置投入运行，对混合废气的去除率一般在95%以上。到 目前为止，德、日、荷等国已成功应用于化工、轻工等行业，投入运行的生物净化装置已逾千套。s m i t h等采用生物过滤床对甲苯废气进行处理，处理效率达77%，而持续时间可达200d。s o r i a l 等在研究利用生物过滤床处理含苯、甲苯、乙苯和二甲苯的废气 中发现，在ebrt为0.67

20、min，有机负荷为6.2k g cod( m 3d ) 时，处理效率可达88%等发现在乙酸乙酯负荷为490kg( m3h ) 时，用生物过滤床，去除效率分别为95%和90%。h y u n k e u r s 0 n 等采用硬木的锯末与城市废水的污泥混合组成的滤料对乙苯废气进行处理时，在不加营养剂的条件下运行62d内， 去除效率超过80%。o k k e r s e等人研究了生物滴滤床处理废气中生物量累积和阻塞的问题， 并利用二氯甲烷作为模拟污染物质，建立了动力学模型；p o l等人利用生物滴滤床去除废气中的苯乙烯取得了较好的效果；l a u r e n z i s d 人则在搅拌式滴滤床反应

21、器中通过间歇除去部分污泥来连续处理生物废气。而在我国有关这方面的研究及应用还处于起步阶段，王家德等人在装有聚丙烯散堆填料的生物滤床内进行二氯甲烷废气处理可行性研究，发现空塔气速、进口浓度及酸性环境对二氯 甲烷的降解有影响。季学光等人为探索气态挥发性有机污染物高负荷生物滴滤器处理的可能性，采用筛选出的纤维附着活性载体材料进行了甲苯废气的净化研究试验。但高负荷时滴滤床的堵塞以及废气中存在多种化合物时的目标化合物去除量的减少，这两个问题依然妨碍着生物滤床处理废气在工业中的广泛应用。廖雷等人利用新工艺处理油烟废气 ，发现假单孢菌菌液挂膜的填料塔对油烟废气有较好的净化效果；王德民等在生物膜填料塔处理丙烯

22、腈废气的研究中，分别考察了气相浓度、填料层高度、停留时间等操作参数对净化性能的影响，发现生物膜填料塔对丙烯腈废气有净化效果；孙佩石等对生物净化低浓度甲苯废气的适宜装置及其操作特性的研究表明，生物膜填料塔对低浓度甲苯废气的净化性能优于筛板塔及鼓泡塔。杨显万等对低浓度voc的生物法净化工业试验结果表明，该装置连续运行100d ，对于甲苯浓度为300 1400mg/m3的橡胶再生低浓度有机废气具有良好的净化作用，净化效率可较长时间保持在90%左右，含有甲苯的废气经生化处理后可实现达标排放。李国文等选取柱状活性炭为滤料，以甲苯为有机废气代表物，采用生物过滤床处理。试验表明，在温度2028，气体流量0.

23、25 0.5m3/ h，空塔气速0.73.5cm/s，停留时间3080s，相对湿度4060，喷淋液ph =7.08.0的条件下，生物过滤床对甲苯有较强降解能力，甲苯浓度低于2000mg/m3 时，降解效率均大于95。陈建盂等对二氯甲烷废气采用生物滴滤床进行处理，结果表明，在rt为15.7s，二氯甲烷进口浓度为0.73.12g/m3范围内，去除效率为72.0一99.1。4.2.3 生物技术的反应机理将人工筛选的特种微生物菌群固定于生物载体上，当污染气体经过生物载体表面初期，可从污染气体中获得营养源的那些微生物菌群，在适宜的温度、湿度、ph值等等条件下，将会得到快速生长、繁殖，并在载体表面形成生物

24、膜，污染气体中的有害成分接触生物膜时，被相应的微生物菌群捕获并消化掉，从而使污染物得到去除。 微生物去除污染气体示意图4.2.4 生物处理污染物的转化过程污染物去除的实质是微生物捕捉废气中污染物质作为营养物质，进行吸收、代谢及利用的过程。在这一过程中，微生物之间相互协调，发生复杂的物理、化学、物理化学以及生物化学反应。污染物中的硫系物、氮氧化物将被氧化分解成硫（硝）酸盐和亚硫（硝）酸盐，沉集在系统的滤液中，定期或定量进行排放。 4.2.5 生物反应处理废气的三个阶段1污染物质的溶解过程污染物与水或固相表面的水膜接触，污染物溶于水中成为液相中的分子或离子，即污染物质由气相转移到液相，相平衡过程遵

25、循享利定律。2污染物质的吸附、吸收过程水溶液中污染成分被微生物吸附、吸收，污染成分从水中转移至微生物体内。作为吸收剂的水被再生复原，继而再用以溶解新的废气成分。被吸附的有机物经过生物转化，即通过微生物胞外酶对不溶性和胶体状有机物的溶解作用后，才能相继的被微生物摄入体内。如淀粉、蛋白质等大分子有机物在微生物细胞外酶（水解酶）的作用下，被水解为小分子后再进入细胞体内。3污染物质的生物降解过程进入微生物细胞的污染成分作为微生物生命活动的能源或养分被分解和利用，从而使污染物得以去除。具体转化过程如下：进入微生物细胞体内的有机物，在各种细胞外酶（如脱氢酶、氧化酶等）的催化作用下，微生物对其进行氧化分解，

26、同时进行合成代谢产生新的微生物细胞。一部分有机物通过氧化分解最终转化为h2o和co2等稳定的无机物质，并从中获取合成新细胞物质（原生质）所需要的能量。此过程可用下式表示： 酶cxhyoz+(x+y/4-z/2)o2 xco2+(y/2)h2o+h与此同时，微生物利用另一部分有机物及分解代谢过程中所产生的能量进行合成代谢以形成新的细胞物质。此过程可用下式表示： 酶ncxhyoz+nnh5+n（x+y/4-z/2-5）o2（c5h7no2）+n（x-5）co2+(n/2)（y-4）h2o-h上述转化过程中，当底物（微生物的食物）的含量充足时，微生物处于快速增长阶段，有大量新的细胞合成，但随着底物不

27、断氧化分解及微生物和细胞物质数量的不断增长，微生物生长对底物的需求量逐渐得不到满足，微生物将进入体内源呼吸阶段。此时微生物对自身细胞物质进行氧化分解，并产生能量，维持其生长繁殖。提供能量的主要方式，见下式： 酶（c5h7no2）+5no2 5nco2+2nh2o+nnh5+h生物氧化处理系统主要对以下成分处理效果显著：硫化氢、氨、二甲基硫、苯系物、酚类及其他挥发性有机物，尤其对h2s和氨处理效果最佳，去除率可达99%以上，其他成分也可达到80%以上，其中污染气体中的硫，将被特定微生物消化吸收并代谢为（亚）硫酸盐，随排污被排出系统，并满足项目异味治理的要求和国家的废气排放一级标准。4.2.6生物

28、处理工艺比较目前国内石油化工废气处理采用生物法处理废气的方法主要有土壤处理法、生物滤池法、生物吸收法、生物滴滤法和生物氧化池等。1土壤处理法是利用土壤中的有机质及矿物质将废气气吸附、浓缩到土壤中，然后利用土壤中的微生物将其降解的方法。由穿孔管构成的空气分布系统位于生物土壤底部，收集的废气籍风机进入穿孔管，然后缓慢的在土壤介质中扩散，向上穿过土壤介质，并暂时的吸附在载体表面或吸附在微生物表面，或吸附在薄膜水层中，然后臭气被微生物吸收，参与微生物代谢，废气气被转化成co2和h2o。土壤扩散层由粗、细石子及黄沙组成，可以使废气气均匀分布。土壤法具有设备简单，运行费用极低，维护操作方便的优点；但占地面

29、积大。 2生物滴滤法生物滴滤是一种介于生物过滤器和生物洗涤器之间的处理方法。它与生物滤池的最大区别是填料上方喷淋循环液，设备内除传质过程外还存在很强的生物降解作用，它的优点是可以对亲水性物质做到最大化降解，与其他方法相比设备简单。缺点在于净化率不高，并且运行费用较高。3生物吸收法生物吸收法原理是利用生物悬浮液的循环流动吸收废气，而后进入污泥池，被池中的微生物堆砌吸收。它由一个吸收室和一个再生池构成，如图2所示。生物吸收法优点在于处理效果良好，运行费用比较低；缺点在于生物吸收法装置的处理效果受进气浓度影响。 生物吸收法示意图 4生物滤池生物滤池法是把收集的废气气先经过加湿处理，再通过长满微生物的

30、、湿润多孔的生物滤层，废气气物质被填料吸收，然后被微生物分解成二氧化碳和其它无机物，从而达到除去目的。生物滤池法工艺流程为：废气气收集风管输送抽风机预洗池加湿生物滤池排气。滤池条填料可采用海绵、干树皮、木渣、贝壳、果壳及混合物等。其优点是较经济，来自天然的富含有机成分的多孔渗水填料构造简单，操作方便，无需液体循环系统。将人工筛选的特定微生物群固定于生物载体内和表面上，当污染气体经过生物表面时被特定微生物捕获并消化掉，从而使得有毒有害污染物得到去除。去除率高，运行陈本低，无二次污染。生物法的实质是利用有孔的、潮湿的介质上聚集的活性微生物的生命活动，将废气中的有害物质转变为简单的无机物（如co2和

31、h2o）或细胞自身物质。一般认为生物法净化废气需经历三个步骤：1、有机废气成分首先同水接触并溶于水中（即由气相扩散进入液相）；2、溶解于液相中的有机成分在浓度差的推动下，进一步扩散至介质周围的生物膜，进而被其中的微生物捕捉并吸收；3、进入微生物体内的有机污染物在其自身的代谢过程中作为能源和营养物质被分解，经生物化学反应最终转化为无害的化合物。5 工艺流程及简介5.1工艺流程石油化学工业排放的废气不具有燃烧价值，针对其浓度高，成分复杂的特点，采用喷淋+生物滤池的组合工艺，洗涤作为预处理工艺可以降低后续强化生化反应器的负荷，有利于保证强化生化反应器的运行稳定性，同时其作为一个缓冲容器能对臭气进行调

32、温、调湿，在生物滤池检修或者运行故障时还可以短时间内对废气起到控制作用，其工艺流程框图如下：集气系统废气风机生物滤池喷淋增湿器排放系统加药装置排放图5-1废气气处理流程框图5.2工艺简介收集后的废气先经过喷淋塔进行预处理，喷淋塔中装有填料，以保证气相与液相的充分接触，降低废气中污染物的浓度，为后续的生化处理提供良好条件。经喷淋洗涤后的废气气进入生物滴滤池，废气中的污染物与水或固相表面的水膜接触，污染物溶于水中成为液相中的分子或离子，水溶液中污染成分被微生物吸附、吸收，污染成分从水中转移至微生物体内。作为吸收剂的水被再生复原，继而再用以溶解新的废气成分。被吸附的有机物经过生物转化为无害物质。 6

33、处理单元设计6.1集气系统设计6.1.1 集气罩简介 集气罩是用以捕集污染气流的。其性能对净化系统的技术经济指标是有直接影响的。由于污染源设备结构和生产操作工艺的不同，集气罩的形式是多种多样的。按罩口气流流动方式可将集气罩分为两大类：吸气式集气罩和吹吸式集气罩。利用吸气气流捕集污染空气的集气罩称为吸气式集气罩，而吹吸式集气罩则是利用吹吸气流来控制污染物扩散的装置。本设计中采用吸气式集气罩中的外部集气罩来收集污染气体。由于受到工艺条件限制，一般产生废气的空间无法进行密闭，且喷气车间室内横向气流干扰较小，可采用外部集气罩的上部集气罩。如图下图6.1.2 集气罩相关参数的确定1.罩口速度 vx本设计

34、中，污染源产生有机废气可按照轻矿物粉尘，从轻微速度发散到上述平静的空气中参照，所以污染源的控制速度按中表可得:取 0.51.0m/s 之间。本设计选用vx =0.8m/s2.罩口面积a=qv=6000(36000.8)=2.09取面积为2.10 （公式6.1）3.罩口直径 d=1.63m （公式6.2）4罩口直边长度l1=0.2（减少周围空气混入排风系统）5.罩口敞开面周长 l=3.14=5.12m （公式6.3）6.2喷淋增湿器设置功能：使收集的废气增加湿度，以利后续生化降解。数 量：3套结构尺寸：d800*6000mm(d*h)主要材质：丙烯主要设备：a）配备喷淋泵数 量： 3台主要材质：

35、 复合防腐配电功率： p=3kwb）离心风机： t4-72-6a数 量： 3台风 量： 8500 m3/h风 压： 1.1kpa配电功率： n=4kw6.3生物滤池6.3.1生物工艺在生物滤池内充满了惰性填料, 微生物在填料表面附着生长并形成生物膜。生物膜中微生物以废气为碳源和能源, 以循环液中的营养物质为氮源, 进行生命活动。一部分废气通过微生物的分解代谢被转化为无害的水和二氧化碳,并为微生物提供能量; 另一部分污染物通过合成代谢被转化为微生物自身的生命物质。生物滤池内的固态介质是一些有生物活性的天然材料，常用的固体颗粒有土壤和堆肥，这些材料为微生物的附着和生长提供表面，微生物可以吸收废气中

36、的污染物将其转化为无害物质。具有一定温度的有机废气进人生物滤池，通过约0.51m厚的生物活性填料层，有机物从气相转移到生物层，进而被氧化分解。生物滤池的填料层是具有吸附件的滤料(如土壤、堆肥、活性炭等)。生物滤池因其较好的通气性和适度的通水和持水性，以及丰富的微生物群落，能有效地去除烷烃类化合物。6.3.2生物池填料 1.堆肥 原料常用污水处理厂污泥、有机垃圾和畜粪以及植物凋落物。须筛选，滤层要均匀、疏松，空隙率40，滤料须保持湿润，滤层含水量不低于40，但不能有积水。滤层保持适当的温度。2.土壤 腐殖土为好，其它土质需要改良，有效厚度不应小于50cm，土壤水分4070，3.草炭 其通气性能良

37、好，适于微生物生长，除臭效果比用土壤好。6.3.3生物滤池湿度 水是微生物生命活动的必要成分和吸收废气的溶剂。在微生物进行生命活动时适宜的水分含量可保证氧与水分的供给。一般4060为适宜的含水量。通常预处理需要加湿，防止滤料变干。6.3.4生物滤池的温度废气生物处理适宜温度为中2025，处理废气时通常采用自然温度，如果微生物分解基质放热造成温度过高则需采取降温措施。一般生物滤池安装有温度控制装置，当内部气体温度显示下降至微生物的正常生长温度时，控制系统发信号给热风机，使其工作以提高池内的温度。当气体低于20oc时，热风机开始运转，直至温度达到微生物适宜温度为止，一般为25oc左右。6.3.5生

38、物滤池的酸碱度以中性或微碱性（7-8）为宜，废气生物处理中的细菌多数适应于中性至微碱性环境。 6.3.6生物滤池参数结构尺寸： 9.0m3.0m 3.0 m 。结构形式： 玻璃钢数 量： 3座主要设备：配备喷淋泵 数 量： 6台（一用一备）主要材质： 钢制防腐配电功率： p=3kw6.4排气筒1. 设计参数排气筒出口速度为v= 20m / s 排气筒的高度:h=15m2排气筒出口面积 s = = = 0.083m2 （公式6.4）3. 排气筒的内径 d = = = 0.325m（取0.35m） （公式6.5）6.5管道设计在净化系统中用以输送气流的管道称为风管，通过风管使系统的设备和部件连成一

39、个整体。该段设计主要是根据集气罩的流量以及净化设备的要求来完成必须的管道的参数设计。这主要包括：管内流速的确定；管道直径的确定；管道内流体的压力损失；本设计采用圆形风管来进行连接。6.5.1 管道内流体速度的确定管道内流体的选择涉及到技术和经济两方面的问题。因此，要使管道设计计算经济合理，必须选择合适的流速，使投资和运行费用的总和为最少。一般排风系统风管内常用流速见下表（单位m/s）粉尘性质垂直管水平管 粉尘性质垂直管水平管粉状的粘土和砂1113铁和钢（屑）1820耐火泥1417灰土，砂土1618重矿物粉尘1416锯屑，刨屑1214轻矿物粉尘1214大块干木屑1415干型砂1113干粉尘810

40、煤灰1012燃料粉尘14-1616-18湿土1518大块湿木屑1820铁和钢（尘末）1315谷物粉尘1012棉絮810麻（短纤维粉尘、杂质）812水泥粉尘8-1218-226.5.2 管道直径的确定在已知流量和确定流速后，管道直径可按照下式计算：钢板制圆形风管，取风速 12m/s 风管直径： d =0.42m （公式6.6）取圆整为 500mm风管横截面积 ：s = d2 = 3.140.52 = 0.20m2 （公式6.7） 则实际风管气速：u=4q/d2=（ 46000）/(3.140.52) = 8.49m/s （公式6.8）6.5.3 管道内流体压力的损失摩擦阻力的计算对于直径为d的圆

41、形风管，摩擦消耗的压力计算公式为： pm =l （公式6.9）l摩擦阻力系数v风管内气体的平均流速m/sp气体的密度 kg/m3l 风管的长度 m管径：d=0.5m 摩擦系数l=1.593 管道内平均流速 v=8.49m/s风管长度暂定为 l= 5 m则 pm= 5=659pa （公式6.10） 则管路总压力损失为： 659 pa 6.6 风机和电机的选择6.6.1风量计算在确定管网风量的基础上，考虑到风管、设备的漏风，选用风机的风量应大于管网计算测定的风量，计算公式如下： q 0 = kqq式中：q 0选择风机的计算风量，m/hkq风量附加安全系数，一般管道系数取 1.0 1.1，吸收系统去

42、 1.1 1.5，且吸收器漏风另加 5% 10%,本设计取kq = 1.1则q0 = kqq = 1.16000 = 6600 m/h6.6.2 风压计算考虑到风机性能波动、管网阻力计算的不精确，选用的风机的压力应大于管网计算所确定的风压计算公式如下:p0 = kpm = 1.15659 pa=757.85 pa式中： p0 选择风机的计算风量，pak 风压附加安全系数一般管道系统取 1.01.5,除尘系统取1.15 1.20本设计取k为1.15。风机样本上的性能参数是在标准状况下得出的，在实际使用情况下不是标准态，风机的风压会变化，流量不变，风量不变，因此选择风机时对参数进行换算：p= p

43、0(t0p0/tp)=757.85(273/298)=694.27 pa式中p风机在实际工作状况下的风压 p 风机样本上的风压t 0、p0 风机在标准状况下的温度和压力t、p 风机在实际工况下的温度和压力6.6.3 风机型号在选择风机时应注意以下几个问题：根据输送气体的性质，确定风机的类型根据所需风量、风压和选定的风机类型，确定风机的型号在满足风量的风压的条件下，尽可能选用噪声低、工作效率高的型号通风机和风管系统的不合理连接可能使风机性能急剧变坏，因此在连续时，使气体在进出风机时尽可能的均匀一致，不能有方向和速度的突然变化6.6.4电机型号排风机选择为：c4-73 no.45 具体性能参数如下

44、：风量：5800 10500m/h电动机型号：y160m2-2全压：2450 1421 pa功率：15kw 7 主要工艺设备投资估算 序号设备名称数量单位价格（万元）规格备注1加药装置3套1.80pe蓝晨2喷淋增湿器3座5.40pe蓝晨3喷淋水泵3台1.35复合防腐宙斯4生物滤池3座48.60钢制防腐蓝晨5填料120m312.60生物质上海6离心风机3台3.60t4-72-6a宜兴7风管1套3.20dn600,400,150蓝晨8排气筒15m2.70pe蓝晨9管道管件1套6.30国标国标10液位计3套0.30高开低停苏州11ph计3套0.60量程0-14台湾12温度计压力表3组0.30苏州13

45、辅助材料1套1.9014合计88.658 运行成本分析8.1 废气处理系统设备能耗 单位：kwh序号设备名称数量单套功率kw总功率kw使用功率kw（每天）（功率台数运行时间效率）1提升泵6台1.591.562480%=172.82离心风机3台412432480%=230.43电机3=864合 计1267.28.2 运行费用分析1.耗电费用本废气处理系统耗电按每0.80元/kwh计，则每天运行费用：0.801267.2=1013.76元天2.能源费用营养液和碱液费用约为300元天折合每天废气处理成本： 1313.76元天（不含冬季加温费用）结语随着科技的进步，生物科学和

46、生物工程、以及生物技术将被越来越广泛地应用于生物多样性保护、人类健康、环境污染防治和环境、经济、社会的可持续发展，同时在攻克环境保护的科技难关中有广阔的发展前景。2l世纪，实现生物多样性保护，合理开发生物资源，有效利用生物技术，必将是本世纪的重要课题。我国是污染严重的国家，我们要构建一个有利于现代生物技术在环保中应用的良好环境，同时最大限度地减少和预防与这些技术伴生的对人类和环境的危害。本文也存在一些不足，比如在进行主要处理方法比较时，不能详细的分析出每个方法的优缺点；分析我国石油化工废气排放成分时不能详尽列出其排放成分所占比例；不能但对与本设计无大影响。在论文的写作过程中，由于受作者的自身能

47、力以及其他因素的限制，文中必定存在一些纰漏和不足之处，敬请各位学者和老师严加指正。参考文献【1】吴超，吴宗之公共安全知识读本【m】北京：化学工业出版社2006【2】郝吉明，马广大大气污染控制工程【m】.高等教育出版社，2004.2；【3】金国淼石油化工设备设计选用手册【m】.化学工业出版社，2008.8；【4】柴晓利环境工程专业毕业设计指南【m】.化学工业出版社，2008.7；【5】王玉彬大气环境工程师实用手册【m】.中国环境科学出版社，2003.10；【6】黄学敏，张承中大气污染控制工程实践教程【m】.化学工业出版社；【7】刘天齐三废处理工程技术手册废气卷【m】.化学工业出版社，1999；【

48、8】童志权工业废气污染控制与利用【m】.北京：化工出版社.1988；【9】张文俊吸附、催化燃烧法治理有机废气的研究【j】.北京轻工业学院院报，第15卷第1期1997年06月【10】李志华橡胶除尘系统的配置与计算【j】.第 25 卷 第 1期.2004年02月；【11】吴忠标大气污染控制工程【m】.科学出版社，2002.7；【12】鹿政理环境保护设备选用手册【m】.化学工业出版社，2002.4；【13】吴超，吴宗之公共安全知识读本【m】北京：化学工业出版社2006【14】朱永涛中国化工企业现状分析化工管理【j】2004(10)1217【15】罗云21世纪安全管理科学展望化工管理【j】，2004.

49、(4)：31-32【16】江瀚，王凯军，.厌氧生物水处理技术研究进展【j】中国沼气2004【17】金耀民，陈建孟生物过滤技术在大气污染控制中的应用前景【j】 ，上海环境科学，2001【18】罗娅君，赵仕林，朱明，周后珍微生物在环境污染治理中的应用【j】，四川环境，2001【19】黄晓东， 张晓兰，有机废气的生物膜处理技术【j】化工环保1996致 谢能走到论文这一步，是对我的努力的肯定；能走到致谢这一步，是对我们一路走来所有教育我们、帮助我们以及关心我们的老师、朋友、亲人等的感恩。这次毕业论文能够得以顺利完成，并非我一人之功劳，是所有指导过我的老师，帮助过我的同学和一直关心支持着我的家人对我的教

50、诲、帮助和鼓励的结果。所以，首先，对他们表示衷心的感谢！“饮其流时思其源，成吾学时念吾师。”至此在本论文即将完成之际，谨此向我的指导老师致以衷心的感谢和崇高的敬意！本论文的工作是在雷老师的悉心指导下完成的。xx老师以她敏锐的洞察力、渊博的知识、严谨的治学态度、精益求精的工作作风和对科学的献身精神给我留下了刻骨铭心的印象，这些使我受益匪浅。感谢雷老师从本论文开始一路指导至论文的完成，正是因为您思路清晰、反应敏捷，学术态度清新而开放，才使我的毕业论文有了极大的写作空间。 感谢我那些帮助过我的同学，和他们在一起的交流让我受益匪浅，在知识技能、学习交流上都有很大进步。在他们的帮助下，我顺利的解决了论文

51、中遇到的各种困难，才使得我的论文顺利完成。 最后深深的感谢呵护我成长的父母。每当我遇到困难的时候，父母总是第一个给我鼓励的人。回顾二十余年来走过的路，每一个脚印都浸满着他们无私的关爱和谆谆教诲，十多年的在外求学之路，寄托着父母对我的殷切期望。他们在精神上和物质上的无私支持，坚定了我追求人生理想的信念。父母的爱是天下最无私的最宽厚的爱。大恩无以言报，惟有以永无止境的奋斗，期待将来辉煌的事业让父母为之骄傲。我亦相信自己能达到目标。 蒄薀袇肀蒃蚂肃蒈蒃袅袆莄蒂羇膁芀蒁蚇羄膆蒀蝿腿肂葿袁羂莁薈薁膈芇薇蚃羀膃薇螆膆聿薆羈罿蒇薅蚈袂莃薄螀肇艿薃袂袀膅薂薂肅肁蚁蚄袈莀蚁螆肄芆蚀衿袆膂虿蚈肂膈蚈螁羅蒇蚇袃膀莃

52、蚆羅羃艿蚆蚅腿膅节螇羁肁莁袀膇荿莀蕿羀芅荿螂膅芁荿袄肈膇莈羆袁蒆莇蚆肆莂莆螈衿芈莅袀肄膄蒄薀袇肀蒃蚂肃蒈蒃袅袆莄蒂羇膁芀蒁蚇羄膆蒀蝿腿肂葿袁羂莁薈薁膈芇薇蚃羀膃薇螆膆聿薆羈罿蒇薅蚈袂莃薄螀肇艿薃袂袀膅薂薂肅肁蚁蚄袈莀蚁螆肄芆蚀衿袆膂虿蚈肂膈蚈螁羅蒇蚇袃膀莃蚆羅羃艿蚆蚅腿膅节螇羁肁莁袀膇荿莀蕿羀芅荿螂膅芁荿袄肈膇莈羆袁蒆莇蚆肆莂莆螈衿芈莅袀肄膄蒄薀袇肀蒃蚂肃蒈蒃袅袆莄蒂羇膁芀蒁蚇羄膆蒀蝿腿肂葿袁羂莁薈薁膈芇薇蚃羀膃薇螆膆聿薆羈罿蒇薅蚈袂莃薄螀肇艿薃袂袀膅薂薂肅肁蚁蚄袈莀蚁螆肄芆蚀衿袆膂虿蚈肂膈蚈螁羅蒇蚇袃膀莃蚆羅羃艿蚆蚅腿膅节螇羁肁莁袀膇荿莀蕿羀芅荿螂膅芁荿袄肈膇莈羆袁蒆莇蚆肆莂莆螈衿芈莅袀肄膄蒄薀袇肀蒃蚂肃蒈蒃袅袆莄蒂羇膁芀蒁蚇羄膆蒀蝿腿肂葿袁羂莁薈薁膈芇薇蚃羀膃薇螆膆聿薆羈罿蒇薅蚈袂莃薄螀肇艿薃袂袀膅薂薂肅肁蚁蚄袈莀蚁螆肄芆蚀衿袆膂虿蚈肂膈蚈螁羅蒇蚇袃膀莃蚆羅羃艿蚆蚅腿膅节螇羁肁莁袀膇荿莀蕿羀芅荿螂膅芁荿袄肈膇莈羆袁蒆莇蚆肆莂莆螈衿芈莅袀肄膄蒄薀袇肀蒃蚂肃蒈蒃袅袆莄蒂羇膁芀蒁蚇羄膆蒀蝿腿肂葿袁羂莁薈薁膈芇薇蚃羀膃薇螆膆聿薆羈罿蒇薅蚈袂莃薄