浅谈工业废气治理技术现状

浅谈工业废气治理技术现状作者宋玉才许能瓶1引言随着我国经济的飞速发展，工业中产生的废气、废水、废渣也在日益增加，尤其是一些制造业，在很多环节都会产生各种有毒的气体。大体上讲，工业废气污染主要包括火力发电厂、钢铁厂、水泥厂和化工厂等耗能较多的企业燃料燃烧排放的污染物，各生产过程中的排气以及生产过程中排放的粉尘等。这些物质进入人体内，都会直接或间接影响人类身体健康。对于工业废气污染，由于我国粗放式经营和落后的环保工艺，再加上原有污染物排放指标要求较低，且管理不严，执行不到位，导致很多企业废气未经达标处理即向外排放，使得工业废气排放量居高不下。自2012年底全国大范围爆发雾霾开始，国家对大气污染的治理步伐加快，一系列政策密集出台，监管趋严，标准提升。尤其是新环保法正式实施后，超标排放等环节违法行为将受到“按日计罚、上不封顶”、“治安拘留、刑事责任”等处罚。大气治理产业呈现出前所未有的发展势头，废气治理技术越来越成熟，技术也在不断的改进和创新。2工业废气的种类根据我国《环境空气质量标准》（GB3095-2012）的规定，大气中的主要污染物有：颗粒物、二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）、铅（Pb）、氟化物、苯并［a］芘及臭氧（03）等，按照污染源的存在形式可以分为颗粒污染物和麻态污染物。2.1颗粒污染物在大气污染中，颗粒污染物指沉降速度可以忽略的固体粒子、液体粒子或它们在气体介质中的悬浮体系。主要由粉尘（1〜100pm）、烟（0.1〜1pm）、飞灰、黑烟、雾等构成。在大气污染控制中，根据颗粒物直径的大小又分为总悬浮颗粒物和可吸入颗粒物。大气颗粒污染物来源广泛，成分复杂，含有许多有害的无机物和有机物。还能吸附病原微生物，传播疾病。＜5pm的颗粒物可以进入呼吸道深处和肺部，危害人体健康。颗粒污染物以烟尘为主，主要来自火力发电厂、钢铁厂、金属冶炼厂、化工厂、水泥基工业和民用锅炉的排放。俱—一・%、U■-Cul—*in2.2气态污染物气态污染物为分子状态存在的污染物，种类很多，总体上可以按下表1分类所示。3工业废气治理技术的应用现状3.1颗粒污染物的治理技术大气中的烟尘（主要有颗粒污染物组成）大部分是由于固体燃料（煤）的燃烧产生的。去除大气中颗粒污染物的方法很多，根据其作用和原理，可以分为以下几种类型：一是干法除尘（机械除尘）。采用机械力（重力、离心力等）将气体中所含尘粒沉降。如重力除尘、惯性除尘、离心除尘能。常用的设备有重力沉降室、惯性除尘器和旋风除尘器等，其中最简单、廉价、易于操作维修的是沉降室，能将直径〉40pm的大颗粒沉降下来。二是湿法除尘。其原理是用水或其他液体将尘粒湿润，然后对粉尘和雾滴进行捕集。如气体洗涤、泡沫除尘等。常用的设备有：喷雾塔、填料塔、泡沫除尘器、文丘里洗涤器等。这种方法能除去直径＞10pm的颗粒。三是过滤除尘。原理是使含尘气体通过具有很多毛细孔的过滤介质将污染物颗粒截留下来的除尘方法。如填充层过滤、布袋过滤等。常用的设备有颗粒层过滤器和袋式过滤器。其中常用的袋式除尘器对直径1pm颗粒的去除率接近100%，效率高，操作简单，但是适用于含尘浓度低的气体，且维修费高，不耐高温高湿气流。四是静电除尘。即使含尘气体通过高压电场，在静电力作用下使其得到净化的过程。常用的设备有干式静电除尘器和湿式静电除尘器。优点是对于粒径很小的尘粒具有较高的去除效率，且不受含尘浓度和烟气流量的影响，但设备投资费用和技术要求较高。上述各种除尘方法原理不同，性能各异，在选择是要考虑环保与经济成本，即在满足环保排放标准的前提下，选择投资较小、运行和保养费用较低的除尘器。从技术上来说，主要考虑尘粒的浓度、直径、腐蚀性等，一般情况下，粒径较大宜用干法，对于细小颗粒则采用过滤法和静电法为宣。3.2气态污染物的治理技术3.2.1SO2的治理技术含硫化合物中主要有SO2,是目前大气污染中数量较大、影响范围广的一种气态污染污染物。大气中的SO2来源很广，几乎所有工业企业都能产生。它主要来自化石燃料的燃烧过程，以及硫化物的焙烧、冶炼等热过程。二氧化硫不仅在大气中形成酸雨，造成空气污染，而且严重腐蚀锅炉尾部设备，影响生产和安全运行［1］。烟气脱硫方法很多，一般按脱硫剂的形式可分为干法、湿法和半干法三种。湿法烟气脱硫是指应用液体吸收剂（如水或碱性溶液等）洗涤烟气脱除烟气中的SO2。它的优点是脱硫效率高、设备简单、操作容易、投资省且占地面积小，并且脱硫后的氨水、碱以及石膏等物质可以有效回收并二次利用；缺点是易造成二次污染，存在废水后处理问题，能耗高，特别是脱硫后烟气温度较低，不利于烟囱的扩散，易产生“白烟”，腐蚀严重等。目前较为常用的y累法脱硫技术有石灰石-石膏法、钠法、镁法、氨法、磷铵复肥法等。干法脱硫是指使用粉状、粒状吸收剂，吸附剂或催化剂去除废气。它的最大的优点是治理中无废水、废液排出，减少了二次污染，能耗低；缺点是脱硫效率较低，设备庞大，操作要求高。常见的脱硫技术有吸着剂喷射法、接触氧化法和电子束辐照法。3.2.2NOx的治理技术氮氧化物中污染大气的主要是NO和NO2,NOx的排放会给自然环境和人类生产生活带来严重的危害。目前，对于燃烧产生的NOx污染的控制主要有3种方法:燃烧前燃料脱氮、燃烧中改进燃烧方式和生产工艺脱氮、锅炉烟气脱氮。由于技术和经济原因，目前应用最多最广泛的烟气脱氮。现阶段烟气脱硝技术主要分为干法脱硝和湿法脱硝技术两种。干法脱硝包括选择性催化氧化法（SCR）和非选择性催化氧化法（SNCR）、炭还原法、吸附法和等离子法等；湿法脱硝是用可以溶解氮氧化物或可以与它发生反应的溶液吸收废气中的NOx的办法，包括酸吸收、碱吸收、氧化吸收和配合吸收法等［2］。由于NO在低浓度下相对稳定，缺乏化学活性，难以被水溶液吸收，所以目前湿法脱硫应用较少，干法依然占主流地位。选择性催化氧化法（SCR）是20世纪70年代由日本研究开发，目前已经广泛用于燃煤电厂的烟气脱硝中。是指。2和非均相催化剂存在条件下，用还原剂NH3将烟气中的NOx还原成N2和水的工艺。此法对大气环境质量的影响不大，是目前脱硝效率较高，最为成熟且应用最广的脱硝技术。但是催化剂活性温度较高，能耗和运行费用较高，投资较大。非选择性催化氧化法（SNCR）是指在900〜1100°C温度范围内，无催化剂作用下，通过注入氨、尿素等化学还原剂把烟气中的NOx还原为N2和水。但是还原剂耗量大，且脱硫效率受锅炉设计、锅炉负荷等因素的影响较大，脱硫效率较低。3.2.3挥发性有机污染物控制技术挥发性有机废气（VOCs）通常指沸点50〜260°C、室温下饱和蒸汽压超过133.132kPa的有机化合物，包括烃类、卤代烃、芳香烃、多环芳香烃等。化工厂排出的工艺尾气、废弃物焚烧的烟气中含有多种有VOCs。它与大气中的NO2反应形成03,可形成光化学烟雾，并随着异味、恶臭散发到空气中，对人体造成危害［3］。有机废气的治理方法很多，吸收法、吸附法、直接燃烧法、催化燃烧法、吸附+催化燃烧法、生物法等。目前应用较为广泛的是活性炭吸附法。它的优点是去除率高、设计简单、占地面积小，一次投资费用低和运行耗能低等。但是活性炭吸附法适合处理40C以下的大风量、低浓度的有机废气，且再生或更换费用高［4］。高温度、高温的有机废气一般采用直接燃烧法或催化燃烧法。生物法是通过微生物降解的方式，通过筛选能够降解工业有机废气的微生物，然后将这些微生物固定在一定的降解介质上，废气缓慢通过这些介质的时候被生物分解，这种方法目前正在被大力推广，市场前景广泛。3.2.4卤化物气体控制技术在大气污染治理方面，卤化物主要包括无机卤化物气体和有机卤化物气体，主要有氟化氢、氯化氢、氯气、四氟化硅等。基本处理技术有物理化学类方法，如固相（干法）吸附法、液相（湿法）吸收法和化学氧化脱卤法，生物学方法有生物过滤法、生物吸收法和生物滴滤法。在对无机卤化物进行处理时，优先考虑其回收利用价值，如氯化氢气体可以回收制盐酸，含氟废气能产生无机氟化物和白炭黑等。吸收和吸附等物理化学方法在资源回收利用和卤化物深度处理上工艺技术相对比较成熟，优先考虑物理化学方法处理卤化物气体。吸收法治理含氯或氯化氢（盐酸酸雾）废气时，宜采用碱液吸收法；垃圾焚烧尾气中的含氯废气宜采用碱液或碳酸钠溶液吸收；吸收法治理含氟废气宜采用水、碱液或硅酸钠；电解铝行业治理含氟废气宜采用氧化铝粉吸附法。4促进工业废气污染治理技术的发展趋势工业废气是工业污染的重要组成之一，与大气空气质量息息相关。虽然现在环保标准对废气污染物的排放标准越来越严格，但是目前工业废气污染仍然比较严重。工业废气污染防治一方面要从源头治理，通过清洁生产，节能降耗，解决或减少污染物的排放；另一方面，要做好末端治理，对工业废气进行有针对性哦治理，是污染物能够达标排放，减少对环境的影响。1） 优化能源结构，积极开发新能源和可再生能源我国能源结构以煤炭为主，开发利用方式粗放，与能源生产消费相关的排放是大气污染的重要来源之一。2014年11月国务院印发《能源发展战略行动计划（2014-2020）》，明确提出要控制煤炭消费总量，加强清洁能源开发利用。大力开发利用水利资源、努力利用太阳能、风能、海洋能等清洁能源，改变我国能源结构［5］。2） 实行清洁生产，推广循环经济推进以节能减排为主要目标的设备更新和技术改造，并大力引导企业采用有利于节能环保的新设备、新工艺、新技术，以此促进资源的综合利用和清洁生产，采用精料方针和少排放工艺，减少源头污染；加强企业管理开展综合利用，企业内部或各企业间互相利用原材料和废弃物实现废物资源化、产品化，减少污染物的排放。3） 加强新技术的研究与开发，尤其对于有毒有害气体处理技术，如：NOx、挥发性有机物（如苯并（a）苾、卤代烃类（如二嗯英），重金属，PM2.5等，高浓度有机废水，降低废水中的总氮技术，高效水稳药剂等，工业固体废弃物综合处理技术等；4） 加强国内外环保企业交流，引进消化国外先进环保技术和经验5结束语目前，我国工业废气污染严重，治理困难，环境