14第九章气态污染物的治理

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,Chen,Shuixia,/ZSU,*,第九章 气态污染物的治理,第一节 吸收法,吸收是利用气体在液体中溶解度的不同来分离和净化气体混合物的一种操作过程,可分为物理吸收和化学吸收两大类：,物理吸收,吸收时所溶解的气体与吸收液不发生明显的化学反应，仅仅是被吸收的气体组分溶于液体的过程,化学吸收,被吸收的气体组分与吸收液发生明显化学反应的吸收过程。如用碱液吸收烟气中的,SO,2,。,有较高的选择性和吸收速率，它能较彻底地除去气相中很少量的有害气体。,Chen,Shuixia,/ZSU,吸收液,吸收液的选择。从以下几个方面来考虑,溶解度,对有害组分要有较大的溶解度。,选择性,对混合气体中有害组分溶解度应尽可能大，而对其余组分则应尽可能小,挥发性,挥发性低以减少吸收液的损失。,粘度,操作温度下粘度要低，以改善吸收塔内流动状况，提高吸收速率。,无毒、,难燃，化学稳定性好，不发泡、冰点低、价廉易得,对易溶于水的气体通常用水做吸收液；酸性气体可用碱性吸收液；轻烃类气体多用洗油为吸收液,Chen,Shuixia,/ZSU,吸收液,吸收液的种类,水,用于吸收易溶的有害气体,碱性吸收液,氢氧化钠氢氧比钙、氨水等。可用于吸收如,SO,2,、,NO,x,、,H,2,S,、,HCl,、,C,l,2,等。,酸性吸收液,可以增加有害气体在稀酸中的溶解度或是发生化学反应。如,NO,和,NO,2,气体在稀硝酸中的溶解度比在水中大得多。浓硫酸也可以吸收,NO,气体,有机吸收液,一般用于有机废气的吸收。如洗油吸收苯和沥青烟。聚乙醇醚、冷甲醇、二乙醇胺等均可作为有机吸收液，能除去一部分有害酸性气体。,Chen,Shuixia,/ZSU,吸收没备,列管式液膜吸收器,吸收液自上部进入吸收器均匀分配到各个管口，然后沿列管的内壁形成液膜自上而下流动，要处理气体自下面上从管内流过与液膜接触发生吸收作用。净化后气体从顶部排出,填料塔,填料塔是气态污染物处理中应用最普遍的设备之一，塔内装有不同形状、不同材质的填料。吸收液沿填料表面流动、基本上带有液膜吸收性质,Chen,Shuixia,/ZSU,吸收没备,板式塔,板式塔的基本结构是在塔内设置若干层某种型式的塔板，气液两相在塔板上进行逐,级的多次接触使气态污染物被吸收而除去,Chen,Shuixia,/ZSU,吸收法在,SO2,处理中的应用,氨,酸法脱除,SO2,吸收塔：,SO,2,与氨水接触反应，生成亚硫酸（氢）铵,分解塔：从循环系统中抽出部分高浓度吸收液送至分解工序，加入,93,95,以上,的浓硫酸，亚硫酸（氢）铵分解为硫酸铵和,SO2,中和：分解工序加入的过量酸必需在中和工序用氨中,和，生成硫酸铵,吸附塔,循环槽,高浓母液,硫酸,高浓母液,分解塔,中和槽,废气,排气,氨气,硫酸铵,空气,去制酸系统,液态,SO2,Chen,Shuixia,/ZSU,第二节 吸附法,吸附法净化气体污染物的设备与废水处理中的设备类似，也可分为固体床，移动床、流动床三类,固定床吸附器,：,有立式、卧式两种形式，内设吸附层可以是单层、双层或四层,固定床床层厚度一般为,lm,左右，适于高浓度废气的净化；其他形式的固定床床层厚度为,0.5m,左右，适用于低浓度废气的净化,空塔气速一般可控制在,0.2,0.55m/S,，,空塔气速过小，则处理能力低，若气速过大，则阻力损失明显增大，还可能影响吸附层的气流分布，吸附效率也会下降,固定床的操作是间歇操作过程。对连续生产，常用双塔式装置。,固定床的再生方式有多种，如用清洁气体或溶剂冲洗床层、加热床层。降低系统压力进行真空脱附等。最常用的方法是通入水蒸汽将吸附质赶走,Chen,Shuixia,/ZSU,吸附法,移动床吸附器,是气固两相均以恒定速度通过的设备。气体与吸附剂保持连续接触，,般采用逆流操作，亦可采用错,流操作,优点是操作连续进行，处理能力大。适用于稳定、连续、量大的气体净化。,缺点是吸附剂磨损大，动力消耗也,大。,1.,吸附器；,2.,脱附器；,3.,筛分机,4.,活性炭冷却器；,5.,活性炭提升装置,6.,皮带运输机；,7.,燃烧炉；,8.,沙子提升立管,1,2,5,3,8,热沙用于活性炭的再生,7,6,4,入气,出气,Chen,Shuixia,/ZSU,吸附法,流化床吸附器,为塔式设备。内设若干层筛板，吸附剂在筛板上呈沸腾状态，故称流化床。,特点是气固两相达到充分接触，因而吸附速度快，处理能力大，特别适于连续性，大气流量的污染源治理。,和固定床相比，流化床所用的吸附剂粒度较小，空塔气速也比固定床大得多,(,一般为,3,4,倍,),，装置较为复杂，吸附剂的损耗也,较大。,Chen,Shuixia,/ZSU,吸附法,吸,附法的工艺设计,污染源的调查,弄清气态污染物的排放量、废气的成份、浓度、温度、排放规律等,吸附剂的选择,活性炭可用于有机气体的吸附，如苯、甲苯、二氯乙烷等；合成分子筛可用于无机气体如,SO,2,，,NO,x,的吸附,工艺方法的确定,工艺方法的确定包括吸附装置的选择。操作条件的确定、再生方法的选择等几个方面。,注意防止二次污染,Chen,Shuixia,/ZSU,第三节 冷凝法,冷凝法,：,采用降低系统温度或提高系统压力的方法使气态污染物冷凝并从废气中分离出来的过程。它尤其适用于处理含高浓度,(,一般在,10000ppm,以上,),有回收价值的有机气态污染物的气,体,基本原理,：,气态污染物在不同的压力和不同的温度下具有不同的饱和蒸汽压。因此降低温度和加大压力就可以使某些气态污染物凝结成,液体，从而达到净化或回收的目的,冷凝工艺和设备,：分为接触冷凝器和表面冷凝器两种,接触冷凝器：,被冷凝的有机污染物和冷却水混在一起，不易分离，易造成二次污染。多用于不回收有机物的场合。它的优点是有利于传热，,防腐问题易解决,表面冷凝器：,也称间接冷凝器冷却壁面把废气和冷却介质隔开，因而被冷凝的液体很纯，可以直接回收利用，常用的表面冷凝,器有列管冷凝器，翅管空冷冷凝器及螺旋板冷凝器,Chen,Shuixia,/ZSU,冷凝工艺和设备,Chen,Shuixia,/ZSU,冷凝法的应用实例,冷凝水同时吸收各种酸性污染物,(,大量,HCl,、,部分,SO,2,，,NO,x,及除去重金属蒸气,(,如,Cd,，,Hg),，,在后段洗涤塔中，烟气直接与呈微粒状的可溶性溶剂雾化层接触，使酸性污染物有机,物及重金属被进一步分离,Chen,Shuixia,/ZSU,第四节 催化转化,催化转化：是使待处理气态污染物通过催化剂床层，在催化剂的作用下发生催化反应，使之转化为无害物质或易,于,处理和,回,收,利用物质的方法,Chen,Shuixia,/ZSU,催化转化工艺及设备,催化转化工艺流程一般包括预处理、预热、反应、余热回收等,几个步骤,预处理：,一是,去除固体杂质或液体颗粒，防止它们覆盖在催化剂表面而使活性降低；二是去除所含的催化剂毒物,预热：,是体系加热至活性温度,反应：,催化反应的主体，反应器多为固定床,过滤,风机,热交换,预热,反应,Chen,Shuixia,/ZSU,催化转化法的应用实例,催化氧化法脱除,SO,2,以,V,2,O,5,为催化剂，将,SO2,转化为,SO3,，,并进一步制成硫酸,催化还原法去除,NOx,是利用还原剂在一定的温度和催化剂,作用,下,将,NO,x,还原为无害的,N,2,和,H,2,O,以,H,2,和,CH,4,为,还原剂，在,Pt,催化下反应,或以,NH,3,、,H,2,S,等为还原剂，在,Pt,、,Cu,、,Cr,、,V,、,Co,、,Ni,等催化下反应,VOC,催化燃烧,汽车尾气催化净化,Chen,Shuixia,/ZSU,第五节 燃烧法,燃烧法是利用燃烧过程将废气中可燃性气体、有机蒸气、微细的尘粒等转变为无害或易除去物质的方法。,燃烧法可分为三类,直接燃烧法,：将废气直接点火，在炉内或露天燃烧。该法所处,理的废气必须含有足够量可以自身燃烧的可燃性废气。如高浓度,VOC,的处理,焚烧法,：也称热力燃烧，它是利用燃料燃烧产生的热量将废气加热至高温，使其中所含的污染物分解、氧化,。,此法必须保证燃烧完全，否则形成的燃烧中间产物危害可能更大。因此，必须有充足的,氧，足够高的温度和适当的停留时间,催化燃烧法,：在催化利存在下使燃烧在较低温度下进行，一般,200,400,即可，这样可使燃烧过程所需热量自给或只需少量补充。催化剂多用贵金属。适宜低浓度废气处理，以免温度超过催化剂的承受温度。,含油漆溶剂的气体，化工厂的恶臭气体部可用催化燃烧,法,，但不能处理含有机氯化物或含硫化合物的废气，因为它们会形成有,毒的,HCl,和,SO3,气体同时电使催比剂中毒,Chen,Shuixia,/ZSU,第六节 生物净化法,气态污染物的生物净化法主要有两种，即生物吸收法和生物过滤法。,生物吸收法,是先把气态污染物用吸收剂吸收，使之从气相转,移到液相，然后再对吸收液进行生物化学处理的办法。,生物过滤法,是利用附着在固体过滤材料表面的微生物的作用,来处理污染物的方法,Chen,Shuixia,/ZSU,Chen,Shuixia,/ZSU,生物法的应用实例,微生物脱硫,该法常用的微生物是硫杆菌属中的氧化亚铁硫杆菌，这是一种典型的化能自养细菌它可利用一种或多种还原态或部分还原态的硫化物为能源，并且还具有通过氧化,F,e,2,+,为,F,e,3,+,、,和不溶性金属硫化物而获得能量的能力，碳源,为,CO,2,.,在含,FeSO,4,的培养液中，细菌氧化,F,e,2,+,的速度相当快,(,是无菌时的,50,万倍,),，氧化生成的,F,e,2,(SO,4,),3,立即,与废气中的,H,2,S,反应,生成单质,S,沉淀出来从而使废,气得以净化。,Chen,Shuixia,/ZSU,第七节 膜分离法,将气体混合物在一定的压力梯度作用下通过特定的薄膜，对于不同气体具有不同的透过速度，从而使混合物中的不同组分得,以分离。选择不同结构的膜，就可分离不同的气态污染物,陶瓷膜用于,煤气化过程中,H,2,S,高温脱除,Chen,Shuixia,/ZSU,