第一章 大氣污染控制工程概論(朱、黃,3萬字)

大氣污染控制工程概論大氣污染及其危害一、大氣污染的基本概念早在英國愛德華二世(1284～1327)年代，這位國王就曾想通過禁止使用煤來解決燃煤產(chǎn)生的煙氣污染問題。他曾頒布了一道法令：“無論是誰被發(fā)現(xiàn)燃燒煤，他就是有罪的，都將受到殺頭的懲罰”。由此可見，大氣污染自古有之。如同其它污染控制一樣，大氣污染控制技術(shù)和工程、設(shè)備也是在大氣污染到了一定的程度、順應(yīng)時(shí)代需要的產(chǎn)物：控制技術(shù)的研究與工程應(yīng)用的主要推動(dòng)原因是嚴(yán)重的大氣污染事件的刺激。美國的Donora是一座鋼鐵小城，在1948年僅有3家主要工廠：鋼鐵廠、電線廠和鋅板廠。在1948年的最后一個(gè)星期，濃濃的煙霧籠罩著這個(gè)小城，逆溫層使得工廠排放的煙霧難以從山谷中擴(kuò)散出去。到星期五，煙霧變得特別濃，據(jù)報(bào)道碳顆粒幾乎一動(dòng)不動(dòng)的懸浮在空中，能見度非常低，以致于當(dāng)?shù)厝硕济允Я说缆?，到星期五為止，衛(wèi)生部門和醫(yī)院里充滿了需要就診的呼救。死亡發(fā)生在凌晨2點(diǎn)鐘，直到半夜有17人死亡，這時(shí)人們才意識到問題的嚴(yán)重性，馬上組織了醫(yī)療救助。雖然Donora事件在美國逼迫人們認(rèn)識并重視了大氣污染，但到英國發(fā)生相似的災(zāi)難并引起同樣的認(rèn)識之間又相隔了4年。1952年倫敦的“煙霧殺手”事件是在同樣的氣象條件下發(fā)生的，在地面上濃密的煙霧與寒冷以及從煤爐里產(chǎn)生的煙混合引起了少見的黃色煙霧，并且持續(xù)了1個(gè)多星期，能見度很低，以致公共汽車的售票員不得不到車前步行引導(dǎo)汽車穿過大街，煙霧發(fā)生2天以后，當(dāng)?shù)氐乃劳鋈藬?shù)急劇上升，達(dá)到數(shù)百人。二氧化硫濃度多上述二個(gè)污染事件的發(fā)生，人們到70年代才開始關(guān)心大氣污染問題并試圖進(jìn)行控制，大氣污染的公害才得以緩和。我國的大氣污染也已經(jīng)到了十分嚴(yán)重的地步。我國以煤炭為主要一次能源，1996年生產(chǎn)與消費(fèi)均占一次能源的75％，這種在相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)不會(huì)發(fā)生大的變化。大約72％的工業(yè)和蒸汽燃料、52％的化工原料和92％的民用燃料來自于煤炭，其中最大的用煤行業(yè)是電力，其它為化工、冶金、建材、采礦等行業(yè)及民用，它們共占煤炭消耗總量的83％。以煤炭為主的能源結(jié)構(gòu)給環(huán)境帶來了嚴(yán)重的威脅，我國大氣污染以煙煤型污染為特征，燃煤電力提供了90％以上的熱力和電力。但現(xiàn)在氮肥廠和煤氣廠大多數(shù)造氣爐除塵仍然采用較落后的盲腸式慣性除塵器或濕法除塵。前者的除塵效率很低，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染，后者不僅高品位的熱能不能回收，浪費(fèi)了大量水資源，同時(shí)造成了二次污染。據(jù)統(tǒng)計(jì)，因?yàn)槿济?997年我國向大氣中排放二氧化硫1852噸、粉塵1565噸。我國汽車工業(yè)的飛速發(fā)展造成了日益嚴(yán)重的尾氣污染問題，1995年我國汽車尾氣中CO的排放量為770萬噸、HC和CO2排放量為350萬噸。上海市主要交通路口的CO和HC的日平均濃度分別達(dá)到6.54mg/m3和0.66mg/m3。二、大氣污染物的種類及其性質(zhì)大氣污染物主要有氣態(tài)污染物(如二氧化硫和一氧化碳)與顆粒態(tài)污染物(如煙塵、飛灰、氣霧)，其中顆粒分為液體和固體兩種，以固體顆粒污染物為主,如粉塵、煙、飛灰、黑煙等，液體顆粒污染物如水霧、油霧、堿霧、酸霧等。1，氣態(tài)污染物種類及其性質(zhì)氣態(tài)的污染物是以分子狀態(tài)存在的污染物。最重要的氣態(tài)污染物有：碳氧化物(一氧化碳、二氧化碳)、硫氧化物(硫化氫、二氧化硫、三氧化硫)、氮氧化物(一氧化氮、二氧化氮)和碳?xì)浠衔?，臭氧也?yīng)該列入，因?yàn)樗鼘Υ髿庥袧撛诘挠绊?。大氣污染物的濃度通常表示成每立方米多少微克，以及ppm。在25℃、760mmHg(1大氣壓下)，ppm和μg/m3的換算公式是：1ppm=1體積的污染物/106體積的氣體(污染物＋空氣)。表4－1主要空氣污染物及其特性與危害性名稱分子式重要特性危害性二氧化硫無色，強(qiáng)烈的窒息氣味，極易溶于水形成亞硫酸危害作物生長；腐蝕材料；毒害人體，如造成鼻炎、咽喉炎、嗅覺障礙，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致肺炎和窒息等。形成酸雨，破壞土壤和水體環(huán)境及生態(tài)。三氧化硫溶于水形成硫酸具有強(qiáng)烈的腐蝕性；在大氣中遇水成為硫酸酸霧，形成酸雨，導(dǎo)致植物枯死。硫化氫濃度低時(shí)有腐蛋味，濃度高時(shí)無味刺激眼睛和呼吸道，濃度高時(shí)使人中毒死亡二氧化氮無色，相對惰性，在燃燒中不會(huì)產(chǎn)生，常在隔絕空氣的瓶中用作載體刺激呼吸器官，導(dǎo)致咳嗽、頭疼等，嚴(yán)重時(shí)死亡。引發(fā)光化學(xué)煙霧。一氧化氮無色氣體引發(fā)光化學(xué)煙霧。二氧化氮橙色或棕色氣體光化學(xué)煙霧組成中的主要成分一氧化碳不完全燃燒的產(chǎn)物，無色無味氣體CO與血紅蛋白結(jié)合，導(dǎo)致缺氧、窒息；長期呼吸含低濃度的CO，造成慢性中毒。二氧化碳無色，無味氣體完全燃燒產(chǎn)生，可能會(huì)影響全球的氣候臭氧危害作物和財(cái)產(chǎn)，主要產(chǎn)生于光化學(xué)煙霧形成的氣候碳?xì)浠衔飳θ梭w的危害主要是造成呼吸道和皮膚疾病，如皮炎、呼吸道和眼睛的炎癥，以及頭暈、乏力、咳嗽等。具有致癌作用。引發(fā)光化學(xué)煙霧。鉛乏力、蒼白、頭疼、食欲不振煙塵及粉塵呼吸道病癥、塵肺、肺氣腫等。2，顆粒態(tài)污染物的種類及其性質(zhì)顆粒態(tài)污染物的分類如下：(1)塵埃：a,直接由正在傳遞或處理的物質(zhì)上帶走的固體顆粒如煤、灰和水泥；b，直接從正在機(jī)械加工的原材料上散發(fā)的固體物質(zhì)，如木材廠的木屑。c，那些用于機(jī)械加工的傳遞材料如噴砂和砂磨中的砂，從稻谷傳送機(jī)和煤清洗工廠發(fā)生的灰塵也歸于這類。塵埃中含有相對大的顆粒，如水泥塵埃大約粒徑為100μm。(2)煙塵：一種固體顆粒，通常是金屬的氧化物，在升華、蒸餾和煅燒或化學(xué)反應(yīng)過程中由蒸汽冷凝而成，如鋅和鋁氧化物來自于高溫過程中揮發(fā)的金屬冷凝和氧化，塵埃的粒徑很小，為0.03～0.3μm。(3)霧：通過蒸汽的冷凝或者化學(xué)反應(yīng)所形成的液滴，如硫酸酸霧的形成。二氧化硫氣體變成液體是因?yàn)槠渎饵c(diǎn)為22℃，三氧化硫顆粒是吸濕性的，霧的直徑通常為0.5～3.0μm。(4)煙：由于含碳物質(zhì)的不完全燃燒而形成的固體顆粒。空氣燃燒中，碳?xì)浠衔?、有機(jī)酸、二氧化硫、二氧化氮也會(huì)產(chǎn)生，煙的粒徑大約為0.05～1μm。(5)水珠：由原始液體的霧化形成的液態(tài)顆粒。三、大氣污染源自然界和人類每天都向大氣中排放許多物質(zhì)，都可能是大氣的污染源。自然界自身活動(dòng)過程所產(chǎn)生的顆粒物質(zhì)如植物花粉、真菌的孢子、森林起火產(chǎn)生的煙霧、火山爆發(fā)產(chǎn)生的塵埃以及風(fēng)將裸露土壤的表層浮土吹起而導(dǎo)致灰塵和微生物細(xì)胞向大氣中轉(zhuǎn)移等，在一定情況下都有可能成為污染大氣、危害人體健康的污染源。另外，自然界中由于微生物活動(dòng)產(chǎn)生的硫化氫、氨氣、二氧化氮和甲烷以及二氧化碳也是大氣污染物的重要組成。大氣的人為污染源主要有：居民生活(燃燒各種燃料)、工業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸三類，其中交通運(yùn)輸具有移動(dòng)性的特征。由于人口增加、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展等原因，自二次世界大戰(zhàn)以來人類的活動(dòng)成為大氣的重要污染源。可以說：大氣污染控制就是怎樣削減由于人類活動(dòng)排放到大氣中的污染物量以及對排放的大氣污染物進(jìn)行凈化。工業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的主要大氣污染物有：二氧化硫：化石燃料的燃燒、火力發(fā)電廠、有色金屬冶煉廠、硫酸廠、煉油廠等；排放大量二氧化硫?qū)⑿纬伤嵊?。通常無污染的降雨pH大約為5.6，但酸雨的pH能夠降低到2甚至更低。低pH不僅影響水體中魚類的生存，也將導(dǎo)致重金屬的溶解釋放，加劇了問題的嚴(yán)重性。酸雨降落到附近的土壤，使得植物枯死。酸雨使得原本酸性的土壤更加不適用于作物的生長，從而成為不毛之地。氮氧化物：機(jī)動(dòng)車尾氣和化工生產(chǎn)中以及微生物發(fā)酵、農(nóng)產(chǎn)品加工中都產(chǎn)生大量的氮氧化物。氮氧化物的污染危害性主要來自于二氧化氮，當(dāng)二氧化氮參與大氣的光化學(xué)反應(yīng)時(shí)，形成光化學(xué)煙霧。碳?xì)浠衔铮喊ㄍ闊N、烯烴、苯以及多環(huán)芳烴等，主要來自于石油化工業(yè)、有機(jī)合成工業(yè)。另外，作物生長過程中也向大氣中排放大量的甲烷，作物焚燒過程中產(chǎn)生大量的二氧化碳和煙霧等。污染危害性：許多碳?xì)浠衔锞哂忻黠@的致癌性，如多環(huán)芳烴；碳?xì)浠衔飬⑴c大氣的光化學(xué)反應(yīng)，生成光化學(xué)煙霧。碳氧化物：屬于氣體污染物中排放量最大的一類污染物，排放源主要有燃料燃燒和機(jī)動(dòng)車以及微生物對有機(jī)碳化合物的氧化分解等。其中，二氧化碳是“溫室效應(yīng)”氣體。重金屬：從汽車排放出來的尾氣含有鉛顆粒。鉛的排放與含鉛汽油(使用四乙醚鉛作為防爆劑)有關(guān)。從運(yùn)輸中來的氣體污染物包括一氧化碳、氮氧化物和碳?xì)浠衔镏饕怯捎谮呡S箱、化油器和油箱的不完全燃燒及蒸發(fā)所產(chǎn)生的。氟化物：冶礦行業(yè)排放大量的氟化物、煙塵、粉塵、氯氣、氯化氫和鉛等污染物。生活、產(chǎn)業(yè)等活動(dòng)產(chǎn)生惡臭物質(zhì)成為大氣污染的一個(gè)新的和重要的來源。表4－2幾種工業(yè)生產(chǎn)向大氣中排放的主要污染物行業(yè)工廠排放的主要污染物電力火力發(fā)電廠煙塵、二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、苯并芘冶金鋼鐵廠有色金屬冶煉廠煉焦廠煙塵、二氧化硫、一氧化碳、氧化鐵塵、氧化錳塵粉塵(含各種重金屬)、二氧化硫煙塵、二氧化硫、一氧化碳、硫化氫、酚類、苯、萘、烴類建材水泥廠水泥塵、煙塵機(jī)械機(jī)械加工煙塵輕工造紙廠儀表廠燈泡廠煙塵、硫塵、硫化氫汞、氰化物煙塵、汞化工石油化工廠氮肥廠氯堿廠化學(xué)纖維廠合成橡膠廠農(nóng)藥廠二氧化硫、硫化氫、氰化物、氮氧化物、氯化物、烴類煙塵、氮氧化物、一氧化碳、氨氣、硫酸酸霧氯氣、氯化氫、汞蒸汽煙塵、硫化氫、氨氣、二硫化碳、甲醇、丙酮等。丁間乙烯、苯乙烯、乙烯、異丁烯、異戊二烯、丙烯腈、二氯乙烷砷、汞、氯氣、農(nóng)藥環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境大氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)表4－3各項(xiàng)污染物的濃度限值(mg/Nm3)污染物名稱取值時(shí)間濃度限值一級標(biāo)準(zhǔn)二級標(biāo)準(zhǔn)三級標(biāo)準(zhǔn)二氧化硫SO2年平均日平均1小時(shí)平均0.020.050.150.060.150.500.100.250.70總懸浮顆粒物TSP年平均日平均0.080.120.200.300.300.50可吸入顆粒物PM10年平均日平均0.040.050.100.150.150.25氮氧化物NOX年平均日平均1小時(shí)平均0.050.100.150.050.100.150.100.150.30二氧化氮NO2年平均日平均1小時(shí)平均0.040.080.120.040.080.120.080.120.24大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)(排氣筒高度為15m時(shí)的有組織排放，部分)表4-4現(xiàn)有污染源大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)序號污染物最高允許排放濃度mg/Nm3最高允許排放速率(kg/h)一級二級三級1二氧化硫1200(硫、二氧化硫和其它含硫化合物生產(chǎn))1.63.04.12氮氧化物1700(硝酸、氮肥和火炸藥生產(chǎn))0.470.911.43顆粒物22(碳黑塵、染料塵)禁排0.60.874氯化氫150禁排0.300.465鉻酸霧0.080禁排0.0090.0146硫酸霧1000(火炸藥廠)禁排1.82.87氟化物100(普鈣工業(yè))禁排0.120.188氯氣*85禁排0.600.909鉛及其化合物0.90禁排0.0050.00710汞及其化合物0.015禁排0.000180.0002811鎘及其化合物1.0禁排0.0600.09012鈹及其化合物0.015禁排0.000130.0002013鎳及其化合物5.0禁排0.180.2814錫及其化合物10禁排0.360.5515苯17禁排0.600.9016酚類115禁排0.120.1817氰化氫*2.3禁排0.180.2818硝基苯類20禁排0.0600.09019瀝青煙280(吹制瀝青)0.110.220.3420石棉塵20禁排0.650.98*排放筒高度不低于25m表4-5新污染源大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)序號污染物最高允許排放濃度mg/Nm3最高允許排放速率(kg/h)二級三級1二氧化硫960(硫、二氧化硫和其它含硫化合物生產(chǎn))2.63.52氮氧化物1400(硝酸、氮肥和火炸藥生產(chǎn))0.771.23顆粒物18(碳黑塵、染料塵)0.510.744氯化氫1000.260.395鉻酸霧0.0700.0080.0126硫酸霧430(火炸藥廠)1.52.47氟化物90(普鈣工業(yè))0.100.158氯氣*650.520.789鉛及其化合物0.700.0040.00610汞及其化合物0.0120.000150.0002411鎘及其化合物0.850.0500.08012鈹及其化合物0.0120.000110.0002013鎳及其化合物4.30.150.2414錫及其化合物8.50.310.4715苯120.500.8016酚類1000.100.1517氰化氫*1.90.150.2418硝基苯類160.0500.08019瀝青煙140(吹制瀝青)0.180.2720石棉塵100.550.83污染物排入大氣后發(fā)生的物理和化學(xué)變化正如廢水排放到天然水體中那樣，污染物排放到大氣后將發(fā)生一系列的物理和化學(xué)過程，主要是指污染物在大氣中的擴(kuò)散(稀釋)、沉降以及污染物和污染物之間、污染物與大氣中其它物質(zhì)之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這些物理和化學(xué)過程綜合的結(jié)果使得污染物的濃度發(fā)生改變，化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生許多新的化學(xué)物質(zhì)，這些過程可能使得污染的危害性減弱，也有可能使得污染的危害性加劇。同時(shí)由于大氣本身的特殊性(空間容量、雷電、物質(zhì)組成等)，從而造成了污染物在大氣中變化過程的獨(dú)特性。另外，大氣不是微生物的良好生存場所，因此大氣中微生物對污染物的吸收和轉(zhuǎn)化作用也遠(yuǎn)不及水體、土壤環(huán)境。污染物在大氣中的擴(kuò)散和稀釋大氣對污染物的稀釋擴(kuò)散是大氣環(huán)境容量的一個(gè)重要方面。在廢氣濃度較低、危害性相對較小或排放總量小的場合下，常用煙囪將廢氣或煙塵排放到一定高度的空中，使得污染物向更廣范圍進(jìn)行擴(kuò)散，達(dá)到稀釋并降低污染危害的目的，這種做法是實(shí)用而且合理的。廢氣或煙塵在煙囪中借助于煙囪對氣流的動(dòng)力和廢氣本身的熱浮力的作用從煙囪口排出，進(jìn)而繼續(xù)上升，然后在大氣中擴(kuò)散。廢氣或煙塵在大氣擴(kuò)散過程中，與周圍大氣發(fā)生能量交換和物質(zhì)轉(zhuǎn)移，直到與周圍大氣的速度、溫度等基本相近時(shí)廢氣或煙塵便隨著大氣運(yùn)動(dòng)而浮沉和擴(kuò)散，最后與大氣融為一體。廢氣或煙塵在大氣中的擴(kuò)散與許多因素有關(guān)，如廢氣或煙塵的性質(zhì)(比重、溫度)、氣象條件(風(fēng)力、風(fēng)向、氣溫、濕度)、煙囪高度等，其中氣象條件是最重要和難以人工控制的因素。在大氣中擴(kuò)散，廢氣或煙塵在外觀上往往具有一定的幾何形狀，此稱為煙羽。煙羽的形狀通常有五種：波浪形、錐形、扇形、屋頂形、熏煙形，主要與氣象條件有關(guān)。圖4－1煙羽形狀污染物在大氣中的化學(xué)反應(yīng)大氣污染過程中，原污染物或初級污染物在大氣中往往由于一系列的化學(xué)反應(yīng)而形成二次污染物。眾所周知的洛山磯光化學(xué)煙霧就是二次污染物形成的結(jié)果，如下表所示是光化學(xué)煙霧中的重要化學(xué)反應(yīng)。 NO2＋光NO＋O(4－1) O＋O2 O3(4－2) O＋NO NO2＋O2(4－3) O＋HC HCO.(4－4) HCO.＋O2 HCO3.(4－5) HCO3.＋HC 醛、酮等(4－6) HCO3.＋NOHC2.＋NO2(4－7) HCO3.＋O2 O3＋HCO2.(4－8) HCOx.＋NO2過氧化硝酸鹽(4－9)上述反應(yīng)的步驟說明了在汽油和其它染料的燃燒過程中所形成并排放到大氣中的二氧化氮因?yàn)殛柟獾淖饔枚a(chǎn)生了臭氧，臭氧就是二次污染物，它與碳?xì)浠衔锓磻?yīng)形成一系列的化合物，包括醛類、有機(jī)酸和環(huán)氧化合物。這樣，大氣就能夠被看作為一個(gè)巨大的反應(yīng)器，反應(yīng)過程中不斷有新的污染物形成，使得污染情況越來越復(fù)雜。大氣污染控制的基本原理和特點(diǎn)與水污染控制相似，大氣污染控制的根本出發(fā)點(diǎn)也是提倡清潔生產(chǎn)、改革工藝技術(shù)和改造生產(chǎn)設(shè)備，盡快能地削減污染物的排放量。同樣，在污染物的排放前也應(yīng)該充分考慮資源和能源的回收利用，如：廢氣或煙塵中有用物質(zhì)的收集和回用、廢熱的回用、酸性廢氣作為堿性廢水的中和藥劑等。在必須排放時(shí)，要采取相應(yīng)的措施減少污染的危害性，具體方法有：污染源位于居民區(qū)的下風(fēng)向(與污水排放口設(shè)置在給水水源地下游一樣)；合理利用大氣的環(huán)境容量和自凈能力，建造煙囪(如同污水的排放口)實(shí)行高空排放；在污染源進(jìn)行廢氣及煙塵的處理，使其達(dá)到一定要求后再排放等。就技術(shù)原理來說，廢氣或煙塵的處理與凈化過程中廣泛使用到物理方法(如擴(kuò)散稀釋、沉淀、離心、阻隔、吸收)、化學(xué)方法(如燃燒、催化氧化)、物理化學(xué)方法(如吸附)和生化方法(如生物濾池對廢氣的凈化)以及塵渣和污泥的妥善處置。這些處理方法和凈化設(shè)備在工程應(yīng)用中可以單獨(dú)使用，但往往是有機(jī)地組合成一個(gè)完整的處理工藝系統(tǒng)，這些方面與污水處理具有很大的共性。與水污染控制不同，大氣污染控制具有許多獨(dú)特之處，表現(xiàn)在：污染物成分的特殊性；許多廢氣或煙塵的溫度較高；污染物在大氣中擴(kuò)散稀釋過程較在水體中更為復(fù)雜，同時(shí)受氣象因素的影響更為顯著；廢氣或煙塵的處理、凈化技術(shù)以及設(shè)備的選擇、設(shè)計(jì)和制造也與水污染控制有一定的差異。另外，交通運(yùn)輸大氣污染的移動(dòng)性，也是大氣污染控制特殊性的一個(gè)方面。大氣污染控制技術(shù)與設(shè)備表4－6大氣污染控制中的主要技術(shù)方法和設(shè)備：大氣污染控制技術(shù)物理法分離重力除塵、離心除塵、靜電除塵、過濾除塵、洗滌除塵；溶劑吸收；物理吸附；換熱擴(kuò)散煙囪高空排放化學(xué)法分離化學(xué)吸附轉(zhuǎn)化燃燒、催化轉(zhuǎn)化生物法轉(zhuǎn)化一、污染物的擴(kuò)散稀釋廢氣或煙塵中污染物在大氣中的稀釋擴(kuò)散受氣象條件(大氣穩(wěn)定度、大氣溫度和濕度)、煙氣性質(zhì)(比重、溫度、排出速度)以及障礙物情況所影響。大氣處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，污染物不易稀釋擴(kuò)散，污染物會(huì)積聚在地面造成污染；大氣處于不穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，污染物易于稀釋擴(kuò)散，污染物對地面的影響得以緩減。對煙氣的大氣擴(kuò)散形成障礙的主要有：山谷和街谷將導(dǎo)致煙氣中煙塵降落、地面濃度增高，加劇污染危害。因此，為創(chuàng)造良好的擴(kuò)散稀釋條件，設(shè)計(jì)中應(yīng)使得因此高于200m半徑范圍內(nèi)的障礙物5m以上。煙囪有效高度的計(jì)算：h效＝h囪＋h動(dòng)＋h浮(4－10)式中：h囪－煙囪高度(m)h動(dòng)－煙氣動(dòng)能引起的上升高度(m)h?。瓱煔飧×σ鸬纳仙叨?m)最大落地濃度和距離的計(jì)算：C最大=0.23.Q.Cz(4－10)V風(fēng).h效2.CyX最大＝(h效/Cz)2/(2－n)(4－11)式中：C最大－最大落地濃度(g/m3)X最大－最大落地濃度處距煙囪的距離(m)Q－污染物排放量(g/s)Cz、Cy－水平和垂直方向上的擴(kuò)散系數(shù)V風(fēng)－平均風(fēng)速(m/s)n－隨大氣穩(wěn)定性而變的薩頓擴(kuò)散系數(shù)二、污染物的分離1，除塵除塵技術(shù)，更廣義地說是非均相分離技術(shù)，它涉及粉塵的捕集、凈化、回收等問題。許多煙氣中含有固體顆粒狀污染物，使用除塵設(shè)備將它們從煙氣中分離出來，達(dá)到凈化煙氣、減少排放量的目的。除塵設(shè)備按其起作用的技術(shù)原理劃分主要有：重力除塵設(shè)備、離心除塵設(shè)備、慣性除塵設(shè)備、洗滌除塵設(shè)備、阻隔除塵設(shè)備、靜電除塵設(shè)備等。重力除塵設(shè)備重力除塵設(shè)備類似于污水處理中的沉淀池(如圖4－2所示)，其核心部分是重力沉降室，按氣流方向分為：平流式沉降室和垂直式沉降室兩種。煙氣中的固體顆粒物由于比重相對較大，在重力沉降過程中逐漸與煙氣主體分離開來，并沉淀到除塵設(shè)備的塵斗。影響顆粒物重力沉降分離效率的因素主要有：煙氣的過流速度、顆粒的大小和比重、布?xì)庑Ч?。煙氣過流速度越小，則除塵效率越高，但過流速度太小則除塵設(shè)備的長度太大，投資費(fèi)用增高。一般控制煙氣過流速度為1～2m/s，除塵效率為40～60％。除塵設(shè)備的進(jìn)氣和出氣口要注意防止氣流的短流和偏流問題，必要時(shí)安裝氣流分布板，并控制設(shè)備的總阻力損失為50～130Pa為合適。與污水處理的沉淀池相似，有時(shí)在重力沉降室的高度上增加幾塊水平隔板，以提高煙氣過流量和除塵效率。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、投資少、壓力損失小(50～150Pa)，維修管理容易；體積大、效率低，適用于除去100μm以上的塵粒，一般作為預(yù)處理設(shè)備。圖4－2含塵煙氣的重力沉降室示意圖 L u0含塵煙氣 v H除塵氣體離心除塵設(shè)備通過煙氣在設(shè)備中的回轉(zhuǎn)造成離心力場，塵粒由于離心力聚集在除塵器內(nèi)壁，并在重力作用下沉降到灰斗，氣流在除塵器中心形成內(nèi)渦旋，從而將塵粒從煙氣中分離出來，又稱為離心除塵器、旋風(fēng)除塵器。如圖4－3所示是通用型離心除塵器內(nèi)氣流狀態(tài)。圖4－3通用型離心除塵器內(nèi)氣流狀態(tài)離心除塵器具有結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)較低、沒有運(yùn)動(dòng)部件等特點(diǎn)，適用于去除粒徑為10微m以上的塵粒，許多情況下是作為預(yù)除塵裝置出現(xiàn)的，除塵效率為70％以上，壓力損失為500～1500Pa，設(shè)備的入口速度為8～12m/s左右。適當(dāng)增加筒體高度、較小筒體直徑都有利于提高除塵效率(增加氣流在圓筒內(nèi)的旋轉(zhuǎn)圈數(shù)和強(qiáng)化離心力場)，但直徑過小，則除塵容易逃逸，高度太大，阻力損失加大。一般筒體總高度(包括灰斗)為直徑的5倍為宜。離心除塵器的卸灰部分應(yīng)保證嚴(yán)密無縫(保證灰斗部分處于負(fù)壓狀態(tài))，否則將嚴(yán)重影響除塵效率(灰都中塵粒被氣流重新帶走)。注意及時(shí)排灰。適當(dāng)提高進(jìn)氣速度：防止細(xì)、軟、潮、粘的顆粒在除塵器內(nèi)壁結(jié)塊，降低除塵效率、增加阻力損失。(3)慣性除塵設(shè)備：使含塵煙氣急劇改變氣流風(fēng)向，塵粒因?yàn)閼T性力而偏離流線(塵粒的慣性力對于氣流的慣性力)并撞擊在擋板上，實(shí)現(xiàn)塵粒與氣流分離的一種除塵設(shè)備。主要有彎管式、百葉窗式和多層填料隔板式三種，如下圖4－4所示是各種慣性除塵設(shè)備的工作原理示意圖。圖4－4慣性除塵器工作原理碰撞即為阻力損失，故這種除塵設(shè)備的壓力損失較大，為200～1000Pa(取決于設(shè)備型式)，但除塵效率較高，為50－70％。在實(shí)際應(yīng)用中，這種設(shè)備一般作為預(yù)處理設(shè)備，用來分離較大、較重的顆粒，對25微m以上的塵粒除塵效率為65－85％。對于粘結(jié)性和纖維性粉塵，因?yàn)槎氯灰耸褂脩T性除塵器。(4)濕式除塵設(shè)備：在濕式除塵器中水與含塵氣體的接觸有三種形式，即：水滴、水膜和氣泡，使用濕法除塵的前提條件是粉塵的親水性好。濕式除塵器型式包括噴淋式（水流自上向下噴成霧狀，塵粒和液滴之間的碰撞、攔截和凝聚等作用使得塵粒隨液滴降落下來）、旋風(fēng)式(又稱為水膜式除塵器，水流經(jīng)噴嘴沿切線方向在圓筒內(nèi)壁形成薄膜，含塵煙氣也沿切線進(jìn)入圓筒，但兩種流體的方向相反，塵粒在離心力作用下緊貼筒壁運(yùn)動(dòng)并被水膜粘附，從煙氣中分離出來)。濕式除塵器的特點(diǎn)：除塵的同時(shí)也能清除廢氣中氣態(tài)污染物；捕集的粉塵不會(huì)產(chǎn)生飛揚(yáng)；設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、阻力小(噴淋式和旋風(fēng)式)、操作方便；能夠處理高濕和有爆炸危險(xiǎn)的氣體。缺點(diǎn)是設(shè)備龐大、效率較低，對高溫?zé)煔庵械臒崮懿荒苓M(jìn)行回收利用，造成能源的浪費(fèi)，并且洗滌除塵后排放大量的含塵污水，需要進(jìn)行妥善處置；設(shè)備腐蝕問題和冬季防凍問題。濕式除塵器的除塵效率：阻力損失為250～500Pa，停留時(shí)間為20～30s，對10μm以上的塵粒除塵效率為70％左右。如圖4－5、圖4－6所示是噴淋除塵器和濕式旋風(fēng)水膜除塵器的構(gòu)造和構(gòu)造原理。圖4－5噴淋除塵器構(gòu)造和工作原理圖4－6濕式旋風(fēng)水膜除塵器構(gòu)造和工作原理在工業(yè)污染治理中，可以使用某些工業(yè)廢水作為旋風(fēng)水膜除塵器的洗滌介質(zhì)，達(dá)到以廢治廢的目的。如某印染廠采用堿性精煉廢水作為洗滌介質(zhì)對鍋爐廢氣進(jìn)行消煙除塵處理，煙氣流量為2×104m3，廢水流量為50T/d，除塵率達(dá)到85％以上，同時(shí)對廢水起到了預(yù)調(diào)節(jié)(降低pH)和預(yù)處理(降低COD)作用。進(jìn)氣速度為15m/s以上，阻力損失為500～1500Pa，對1μm以上塵粒除塵效率為88％～99％)、水浴式、泡沫式、填料式、噴射式等。能夠?qū)⒘綖?.1～20μm的液體或固體粒子從氣流中去除，同時(shí)能夠去除氣流中的溶解性氣態(tài)污染物。表4－7各種濕式除塵器的比較類型設(shè)備比較噴霧接觸型噴淋塔用霧化噴嘴將液體霧化成細(xì)小液滴，氣體是連續(xù)相，與之逆流運(yùn)動(dòng)。阻力損失小，液體消耗多，適用于去除幾μm以上的微粒。噴射洗滌器高壓噴嘴霧化，氣液同向流，阻力損失大，適用于去除1μm以上的微粒。離心洗滌器將離心分離與濕式除塵結(jié)合起來，可捕集1μm以上的微粒，阻力損失中等。氣體霧化型文丘里管洗滌器使用高速氣流吸入液體并霧化成細(xì)小液滴，適用于齲齒1μm以下的微粒和粘性粉塵。液膜型填料塔設(shè)置填料使得液體形成大面積的液膜，提高兩相接觸效果，適用于去除幾μm以上的微粒。進(jìn)氣濃度太高將導(dǎo)致填料堵塞。湍流塔填料為塑料球、玻璃球或卵石球，氣流可以將球浮動(dòng)起來，液體從上下雙向噴入床層，兩相接觸強(qiáng)度高，適用于去除1μm左右的微粒，阻力損失大。鼓泡接觸型泡沫洗滌器篩板上保持一定高度的液體層，氣流由下向上通過液層形成泡沫沖擊泡沫洗滌器氣體鼓泡后又沖擊到上面擋板上，兩相接觸強(qiáng)度高，適用于去除1μm以上的微粒，離子損失較小。表4－8各種濕式除塵設(shè)備的基本運(yùn)行參數(shù)名稱基本流速m/s液氣比cm3/m3壓力損失Pa除塵效率％噴淋式0.1～22～3100～50070旋風(fēng)式15～500.5～1.51000～150090～95水浴式10～2011000～150080～95泡沫式5～151～3500～80095～99填料式0.5～12～3500～250085～90文氏管式60～900.3～1.53000～800099噴射式10～2010～501000～200090表4－9濕式旋風(fēng)水膜除塵器的除塵效果除塵對象粉塵粒徑(μm)進(jìn)口濃度(g/Nm3)出口濃度(g/Nm3)除塵效率(%)鍋爐飛灰>2.51.12～5.90.046～0.10688～98.8鐵灰石焦炭飛灰0.5～206.9～550.069～0.18499石灰窯飛灰1～2517.70.57697鉛反射爐煙氣0.5～21.15～4.60.053～0.09295～98表4－10濕式文丘里管除塵器的除塵效果除塵對象進(jìn)口濃度(g/Nm3)出口濃度(g/Nm3)除塵效率(%)炭黑7.680.1298.44石灰窯石灰和氧化鈉塵粒160.04599.09氧化鋁生產(chǎn)硅鋁粉2.00.00599.75(5)阻隔除塵設(shè)備：又稱為過濾式除塵設(shè)備，其基本工作原理與污水的過濾凈化和污泥的過濾脫水基本相似。按照過濾介質(zhì)的基本型式分，阻隔除塵設(shè)備主要有兩種：布袋除塵器和顆粒層除塵器。含塵煙氣在通過多孔介質(zhì)時(shí)被截留、較大塵粒由于碰撞而被捕集、塵粒靜電吸附(氣流、介質(zhì)和塵粒摩擦生電)。隨著除塵的進(jìn)行，介質(zhì)表面積聚的塵粒越來越多，阻力損失越來越大，但除塵效率也越來越高。在實(shí)際應(yīng)用中過濾材料可以制成袋、筒、抽屜、管狀、平板等型式。如下圖4－7是濾筒式除塵器的濾筒結(jié)構(gòu)及其工作示意圖。圖4－7濾筒式除塵器及其濾筒結(jié)構(gòu)濾筒式除塵器的起始阻力損失為250～400Pa、終了的阻力損失為1250～1500Pa，對細(xì)小粉塵(1-5μm)以上的粉塵除塵效率為99.99％。a,布袋除塵器：在袋時(shí)除塵器中，濾袋可以做成多種形狀，如扁袋式、抽屜式、濾筒式等，其中布袋除塵器中以扁袋除塵器使用最廣泛，它具有除塵效果好，處理能力大的優(yōu)點(diǎn)。圖4－8扁袋式除塵器的工作原理示意圖 出氣 進(jìn)氣 過濾時(shí)滑動(dòng)門關(guān)閉圖4－9除塵布袋構(gòu)造圖4－9除塵抽屜構(gòu)造袋式濾料通常是由合成纖維(聚氯乙烯、尼龍、滌綸、聚丙烯、聚酯等)、天然纖維(棉布和紙等)或玻璃纖維織成的布或氈，濾料性能的要求：容塵量大、吸濕性小、效率高、阻力低，使用壽命長、耐溫、耐磨、機(jī)械強(qiáng)度高等。一般地，在煙氣溫度低于120℃，并要求具有耐酸性和耐久性場合，常選用滌綸絨布和滌綸針刺氈，針刺氈的容塵量大、效率高、阻力小，但清灰較難、必須及時(shí)清灰；在塵粒高溫?zé)煔?<250℃)時(shí)，選用石墨化玻璃絲布以及炭素纖維濾料，甚至是金屬纖維氈。如表4－7所示是除塵用工業(yè)滌綸絨布的基本性能。表4－11工業(yè)滌綸絨布的基本性能濾布結(jié)構(gòu)斷裂強(qiáng)度(kgf)曲磨次數(shù)(次)平磨次數(shù)(次)過濾氣速(m/min)在下限時(shí)的阻力損失(Pa)除塵效率(％)織物組織經(jīng)線緯線經(jīng)向緯向經(jīng)向緯向雙層7/3斜紋20s/2地緯20s/2絨8s231.7104.812165911022374999.50煙氣通過布袋的速度控制在0.5～2m/min，對于0.1微m的塵粒除塵效率可達(dá)到99％以上，阻力損失為1000～1500Pa。在袋式除塵器工作時(shí)，除塵主要靠粉塵初層起作用，因此清灰不能破壞濾布表面的粉塵初層，否則造成除塵效果的下降。例如，對粒徑為0.1～0.5μm的微粒，剛清灰后的濾袋其除塵效率僅為90％左右，而形成粉塵初層后除塵效率達(dá)到9％％以上。對于高溫、高濕度、粘性的煙氣一般不宜采用袋式除塵器進(jìn)行除塵。實(shí)際上多數(shù)袋式除塵器是按照其清灰方式來命名的，如機(jī)械振打式、低壓氣流反吹式、壓縮空氣正吹、脈沖噴吹式(利用4～7atm的壓縮空氣的脈沖產(chǎn)生沖擊波使得濾袋振動(dòng)導(dǎo)致粉塵層脫落，脈沖周期一般為60s，控制參數(shù)有壓縮空氣壓力、脈沖頻率和時(shí)間、清灰次序等)、低頻聲波式，如圖4－10所示。圖4－10各種除塵袋的清灰方式(e)脈沖噴吹(f)低頻聲波表4－12LSB－35型順噴脈沖袋式除塵器的主要技術(shù)參數(shù)進(jìn)氣濃度(g/m3)過濾速度(m/min)處理能力(m3/h)噴吹壓力(×105Pa)除塵效率(%)阻力損失(Pa)過濾面積(m2)濾袋數(shù)量(條)濾袋規(guī)格(mm)脈沖閥個(gè)數(shù)(個(gè))3～202～53960～99004～799.5500～12003335Φ120×25005b,顆粒層除塵器：以石英砂?；蚱渌w粒介質(zhì)(硅石、焦炭等)來分離煙氣中的塵粒。顆粒粒徑為2～5mm，顆粒層高度為100～200mm，煙氣過流速度為0.1～2m/s，效率為99％左右，阻力損失為800～1300Pa。顆粒層除塵器通常有如下型式：振動(dòng)反吹清灰型、交叉流碎石移動(dòng)床型、耙式顆粒過濾型(清灰時(shí)，靠梳耙將含塵顆粒層攪動(dòng)，以便于將阻留的粉塵吹走)和沸騰式顆粒過濾型。顆粒層除塵器在清灰時(shí)，反吹空氣以一定速度和壓力從顆粒層下部經(jīng)過氣流分布板鼓入，使得顆粒層呈流化狀態(tài)，粉塵因碰撞、摩擦而脫落，被氣流帶走，進(jìn)入一級除塵器收集。顆粒層除塵器具有耐高溫、耐磨損、耐腐蝕，抗沖擊，功率介質(zhì)費(fèi)用低廉來源廣等優(yōu)點(diǎn)，但再生較為困難，同時(shí)對微細(xì)粉塵的捕集效率還不高。另外，需定期停風(fēng)進(jìn)行反吹，不能連續(xù)工作，因此往往多臺并聯(lián)運(yùn)行，輪流進(jìn)行除塵和反吹。高溫?zé)煔獾某龎m稱為近年來過濾除塵技術(shù)的研究與應(yīng)用熱點(diǎn)，常用的耐高溫過濾材料有：金屬纖維，一般用于650℃左右的煙氣除塵，如美國Memtec公司用316、316L等材料生產(chǎn)的Fibermet金屬纖維濾管可用到650℃，比利時(shí)研制的Fecralloy纖維工作溫度甚至可達(dá)1000℃，除塵效率為99.999％以上，德國Plansee公司開發(fā)用鉻粉和鉬粉燒結(jié)成多孔金屬濾管也可用于1000℃以上的煙氣除塵；陶瓷管、陶瓷纖維，可抗700℃以上高溫，能達(dá)到較高的除塵效率，出口濃度<10mg/Nm3，目前國外以真空成型陶瓷纖維管(剛性)和陶瓷編織袋發(fā)展較快，可耐溫800～1000℃，如德國的Babcock公司試管式陶瓷過濾器內(nèi)裝60根濾管用于PFBC裝置中。但由于過濾器元件易損、易裂，除塵器的結(jié)構(gòu)上連接困難、價(jià)格高，因此國外也還處于實(shí)驗(yàn)階段，離廣泛的工業(yè)應(yīng)用尚有一定距離。覆膜濾料除塵器：表面極其光滑靠微孔篩濾的原理，除塵效率高，對極細(xì)的粉塵也十分有效，粉塵剝離性好，膜的憎水性使得潮濕的粘性粉塵也難以粘附。在瀝青焦冷卻器煙氣、石灰窯煙氣等的凈化中成功應(yīng)用，解決了多年來在煙氣中水分多、粉塵粘性大、粉塵濃度高等引起的結(jié)露、糊袋和阻力升高的問題。波紋滾筒除塵器：高效、低阻的節(jié)能型產(chǎn)品，過濾面積為濾袋的過濾面積為普通的30～40倍，除塵器阻力較高及體積較大。即使降低過濾風(fēng)速、降低運(yùn)行阻力，除塵器的體積和占地面積也大大縮減。上?；ぱ芯吭航陙黹_發(fā)出全濾餅式過濾除塵器，在這種除塵器中不銹鋼濾材僅僅起到一個(gè)支撐濾餅的骨架作用，利用可編程序控制使得除塵器系統(tǒng)始終維持一個(gè)最佳的濾餅厚度對粉塵進(jìn)行高效除塵。特點(diǎn)為：耐高溫，采用特種不銹鋼過濾材料，能夠耐受600℃以上高溫；超高效，控制最優(yōu)的濾餅厚度，除塵效率可以調(diào)節(jié)；適用于粘性強(qiáng)和吸濕性強(qiáng)的粉塵處理，不易結(jié)霧和堵塞；零壓清灰，采用振打清灰或聲波清灰，清灰效果好；阻力損失低；維修率低；價(jià)格低，過濾速度提高后價(jià)格與扁袋相近。高溫表面過濾除塵器另一關(guān)鍵技術(shù)是開發(fā)了大通量的程控高溫?zé)煔鈸Q向閥。圖4－11全濾餅式過濾除塵器系統(tǒng)示意圖高溫?zé)煔膺M(jìn)入BnB1B1AnA2A1BnB1B1AnA2A1 凈化氣出口(6)靜電除塵設(shè)備：工業(yè)規(guī)模的靜電除塵器與1907年在美國加州誕生。在靜電除塵器中，以金屬筒體作為一個(gè)電極(集塵極)，在其內(nèi)部懸掛許多根金屬線作為另一極(電暈線)。電源輸出3～6萬伏直流或脈沖電壓在兩極之間形成高壓電場，在高壓電場中煙氣發(fā)生電離，氣流中塵粒因?yàn)閹ж?fù)電荷在電場中向正極(集塵電極)作定向運(yùn)動(dòng)從而與煙氣主體相分離，達(dá)到除塵目的。靜電除塵器有電源控制箱、升壓變壓器和整流器等組成。與其它除塵器相比，靜電除塵器對細(xì)小粉塵的除塵效率高(99％)，壓力損失小(200～500Pa)，處理煙氣的流量大，但一次性投資、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、耗用鋼材較多、占地大。另外，靜電除塵效率受粉塵的比電阻影響較大：當(dāng)粉塵的比電阻<106Ω.cm和>1012Ω.cm時(shí)，靜電除塵受到干擾。另外，靜電除塵器在高溫下難以維持穩(wěn)定的電暈，加之對粉塵的比電阻和氣體成分等性質(zhì)的敏感性及電極的腐蝕問題，因此不適用于較高溫度。靜電除塵過程中，粉塵將聚集在電極上，必須及時(shí)去除，否則將嚴(yán)重影響電流的大小和均勻度。電極的清潔方法：電磁振打或錘式振打清灰，振打必須注意振打強(qiáng)度和頻率，既達(dá)到清灰目的，又不至于使得粉塵重新飛揚(yáng)。靜電除塵器類型很多：其中按照電極的形狀劃分有板式、管式和棒式三種；按電源類型劃分為交流電式和直流電式兩種；按照除塵器內(nèi)煙氣流向有臥式和立式；按照電極清灰方式有干式和濕式；按照電暈極性有正電暈型和負(fù)電暈型；按電暈區(qū)與收塵區(qū)的關(guān)系分為合建式和分建是兩種。表4－13靜電除塵器的影響因素和影響情況影響因素影響情況粉塵比電阻粉塵比電阻是衡量粉塵導(dǎo)電性能的重要指標(biāo)。比電阻超過臨界值(1010Ω.cm)時(shí)，電暈電流通過粉塵會(huì)受到限制，影響塵粒荷電量、荷電率和電場強(qiáng)度，導(dǎo)致除塵效率下降。其中，粉塵比電阻超過5×1010Ω.cm后，導(dǎo)電性極差、難以捕集，當(dāng)粉塵到達(dá)集塵極后很難放出，粉塵層與極板之間形成的新電場嚴(yán)重妨礙了后續(xù)粉塵在電極上的富集，最終形成反電暈現(xiàn)象，除塵器無法工作。煙氣溫度煙氣溫度與粉塵比電阻成反比、與粉塵的粘滯性成正比。降低煙氣溫度有利于提高除塵效率。煙氣濕度煙氣濕度越大，吸收或凝結(jié)在粉塵表面上的水分越多，則粉塵導(dǎo)電性越好，除塵效率越高。煙氣流速增加煙氣流速導(dǎo)致除塵效率下降；煙氣流速較低時(shí)，驅(qū)進(jìn)速度隨煙氣流速的增加而提高，直接影響除塵器的處理流量。粉塵濃度粉塵濃度超過一定程度后，由于電暈區(qū)形成的離子吸附在粉塵上導(dǎo)致電暈閉塞，除塵效率下降。粉塵粒徑粉塵粒徑與其驅(qū)進(jìn)速度有關(guān)，荷電粉塵的除塵速度與粒徑成正比。在高濃度粉塵中，如果細(xì)小粉塵太多將導(dǎo)致電暈閉塞。表4－14各種除塵器適用的場合及其特點(diǎn)除塵器可能捕集的微粒粒徑分為(μm)除塵效率(%)初投資運(yùn)行費(fèi)重力除塵器100～10000<50低低旋風(fēng)除塵器1～100060-70低中等袋式除塵器0.1～10095-99中等高靜電除塵器0.01～10090-98高中等2，除霧：在分離的原理以及使用的設(shè)備上，除霧與除塵十分相似。常見的除霧設(shè)備有：重力除霧器、慣性除霧器、旋風(fēng)除霧器、洗滌除霧器、過濾除霧器和靜電除霧器等。適用于除塵的設(shè)備完全可以用于除霧。吸收氣體污染物在向液相中吸收轉(zhuǎn)移時(shí)，存在著氣液兩相間的動(dòng)態(tài)傳質(zhì)過程：溶解在液體中的氣體作為溶質(zhì)在氣液界面上會(huì)產(chǎn)生分壓力，其大小表示它們返回到氣相的能力。當(dāng)液體中該溶質(zhì)的分壓力與氣相中分壓力相等時(shí)，氣液傳質(zhì)達(dá)到了平衡，溶解過程終止。吸收劑(水或堿性吸收液)與吸收質(zhì)之間還可能產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，化學(xué)反應(yīng)屬于選擇性吸收，化學(xué)吸收作用的存在將大大加快吸收過程和提高吸收效率(化學(xué)反應(yīng)降低吸收體系中的吸收質(zhì)濃度，提高了吸收過程推動(dòng)力，同時(shí)降低了吸收結(jié)束時(shí)吸收質(zhì)的含量)。由于廢氣中含有多種污染物組分，因此在吸收是微粒吸收和化學(xué)吸收共同作用的結(jié)果；同時(shí)，由于廢氣中污染物濃度較低，因此必須創(chuàng)造必要的條件來保證吸收效率，以便排氣達(dá)標(biāo)。另外，吸收過程結(jié)束后吸收劑中含有大量污染物，必須堿性妥善的處理或處置，否則做造成二次污染。廢氣中污染物在吸收液中的去除程嚴(yán)格遵守氣液兩相傳質(zhì)的亨利定律，如式4－10所示：P*＝C/H(4－10)式中：P*－吸收平衡時(shí)吸收質(zhì)在氣相中的分壓(atm)C－吸收質(zhì)在吸收液中的的含量(kmoL/m3)H－吸收質(zhì)溶解度系數(shù)(kmoL/m3.atm)，與吸收質(zhì)的溶解度和溫度有關(guān)圖4－11常見的氣體在水中的溶解度煙氣的吸收法凈化與前述的洗滌法(或濕法除塵)有很大的相似性，所不同的是：洗滌法的吸收介質(zhì)是清水，而吸收法的介質(zhì)除清水外，還可以是其它的溶劑或溶液。另外，吸收法除主要用于處理各種有害的氣態(tài)污染物外，兼有除塵作用。吸收劑的選擇十分重要，選擇原則為：對被吸收的氣態(tài)污染物溶解度高、吸收快；為減少吸收損耗，蒸汽亞要低；無毒、無臭、無腐蝕性、難燃，化學(xué)穩(wěn)定性高，冰點(diǎn)低；粘度低，不起泡；有利于被吸收物質(zhì)的回收；來源充足，價(jià)格低廉，易于重復(fù)使用。水是最常見、也最經(jīng)濟(jì)的吸收劑，易溶于水的氣態(tài)污染物都可以使用水作為吸收劑吸收去除，如氨氣、溴、溴化氫、氯化氫、二氧化硫。但難溶于水的氣體，如氮?dú)狻⒁谎趸?、一氧化碳、甲烷、乙烷、乙烯、乙炔等必須尋求其它的吸收劑。其中，堿性吸收劑主要有氫氧化鈉、碳酸鈉、氫氧化鈣溶液和氨水，用于對二氧化硫、氮氧化物、硫化氫、氯化氫、氯氣等污染物的化學(xué)吸收；酸性吸收劑為稀的硫酸、硝酸等，用于對一氧化氮和二氧化氮等污染物的化學(xué)吸收。有機(jī)吸收劑有：煤油、聚乙醇醚、甲醇、二乙醇胺、鄰苯二甲酸二丁酯等可以對基甲苯、二甲苯、苯等有機(jī)性氣態(tài)污染物進(jìn)行物理吸收。氧化吸收劑：次氯酸鈉、臭氧和氯氣可以氧化甲醛、乙醛、氯化氫和甲醇等污染物。吸收設(shè)備必須滿足如下基本要求：氣液有足夠大的接觸面積和足夠長的接觸時(shí)間；氣液之間擾動(dòng)強(qiáng)烈，吸收阻力小、效率高；操作穩(wěn)定并有一定彈性；結(jié)構(gòu)簡單、維護(hù)方便，造價(jià)低；抗腐蝕和堵塞的性能。主要的吸收設(shè)備有：填料塔、板式塔、噴灑塔和文丘里吸收器。如同化工生產(chǎn)，填料塔內(nèi)的填料多種多樣，如拉西環(huán)、鮑爾環(huán)以及鞍形和波紋填料，它們的比表面積大(氣液接觸面積大)、氣流阻力小。填料塔的主要缺點(diǎn)：凈化含塵多的煙氣時(shí)，容易造成堵塞?？刹捎猛牧魉娲核?nèi)篩板上有不斷湍流的空心小球(聚乙烯或聚丙烯塑料，輕、耐磨、耐腐蝕、耐高溫)，小球表面的液膜不斷更新，氣液兩相的接觸和傳質(zhì)得以增強(qiáng)。篩板塔在化工中經(jīng)常使用，氣液在篩板上交錯(cuò)流動(dòng)，通過氣體的鼓泡進(jìn)行吸收，篩板塔具有處理能力大、氣流阻力小、效率高、安裝制作簡單、造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)，主要缺點(diǎn)：負(fù)荷范圍較窄、操作彈性小、小孔徑篩板容易堵塞等。噴灑式吸收設(shè)備：空心噴灑式、高氣速并流式、機(jī)械式。空心噴灑吸收器的特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡單、造價(jià)低，很小的氣流阻力，適用于處理粘污嚴(yán)重的氣體；效率低。高氣流并流式噴灑吸收器：文丘里管。機(jī)械噴灑式吸收器：機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)作用使得液體飛濺，使得氣液密切接觸，提高吸收效率；結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價(jià)較高，能耗較大，不適用于處理腐蝕性氣體。缺點(diǎn)是：吸收效率不高，吸收液需要進(jìn)行處理，否則造成二次污染。圖4－12吸收塔(a)填料吸收塔(b)湍流吸收塔(c)篩板吸收器吸收法凈化廢氣實(shí)例：a,吸收劑濕法脫硫：化學(xué)吸收劑主要有：石灰、碳酸鈉、氧化鎂、氨水、檸檬酸鈉、硫酸鋁等溶液。吸收反應(yīng)后，主要產(chǎn)物為：亞硫酸鈣、亞硫酸鎂、亞硫酸鈉，亞硫酸鹽與氧作用生成相應(yīng)的硫酸鹽。其中：鈣鹽法存在結(jié)垢和堵塞問題，使用鎂鹽法和鈉鹽法可以克服。使用氨氣作為吸收劑，具有運(yùn)行費(fèi)用低、產(chǎn)物(亞硫酸銨和亞硫酸氫銨等)可以作為肥料，在有氧和二氧化碳的情況下，最終產(chǎn)物中還有硫酸銨和碳酸銨、碳酸氫銨等。圖4－15石灰/石灰石法煙氣脫硫工藝流程圖 換熱器煙囪循環(huán) 吸收劑回用洗滌塔廢氣 固液分離石灰石灰石 吸收裝置 固體廢渣回收b,吸收法凈化含NOx廢氣：水吸收法形成硝酸和亞硝酸；濃硫酸吸收法生成亞硝基硫酸；堿性溶液吸收法生成相應(yīng)的硝酸鹽和亞硝酸鹽；亞硫酸銨吸收法生成氮?dú)?還原作用的產(chǎn)物)和硫酸銨。如下公式4－11、4－12、4－13所示：NO＋NO2＋2H2SO42NOHSO4＋H2O(4－11)2NO＋2(NH4)2SO3N2＋2(NH4)2SO4(4－12)NO2＋2(NH4)2SO3N2＋2(NH4)2SO4(4－13)c,吸收法凈化含氟廢氣：含氟(HF和SiF4)廢氣主要產(chǎn)生于鋁廠、磷肥廠和含氟塑料廠等。水吸收：氟化氫和四氟化硅都易溶于水，水吸收后生成：氫氟酸和氟硅酸等產(chǎn)物。常用設(shè)備有：湍流塔、填料塔和文丘里吸收器。堿液吸收法：氫氧化鈉和碳酸鈉溶液吸收含氟廢氣，環(huán)可以得到鈉冰晶石(Na3AlF6)?；痉磻?yīng)式如公式4－14、4－15、4－16所示：Na2CO3＋HFNaF＋NaHCO3(4－14)Na2CO3＋2HF2NaF＋CO2＋H2O(4－15)Al(OH)3＋6NaF2Na3AlF6＋3NaOH(4－16)吸附廢氣中污染物的吸附法凈化的原理和基本設(shè)備與水處理相似。廢氣吸附凈化時(shí)，對吸附劑的要求：巨大的比表面積、對不同的物質(zhì)有吸附的選擇性、吸附容量高、足夠的機(jī)械強(qiáng)度、來源廣價(jià)格低。常用的工業(yè)吸附劑：活性炭、活性氧化鋁、硅膠、沸石分子篩。解吸方法：升溫解吸、降壓解吸、置換解吸、吹掃解吸。吸附設(shè)備有：固定吸附床、移動(dòng)吸附床和流動(dòng)吸附床。吸附法應(yīng)用實(shí)例：含氟化氫廢氣的凈化：吸附劑為工業(yè)氧化鋁、氧化鈣、氫氧化鈣或碳酸鈣等。其中工業(yè)氧化鋁最合適。吸附了氟化氫的工業(yè)氧化鋁進(jìn)入電解鋁的工業(yè)生產(chǎn)，因此不需要進(jìn)行吸附劑的再生。氧化鋁對氟化氫的吸附主要屬于化學(xué)吸附。二、污染物的轉(zhuǎn)化1，化學(xué)催化轉(zhuǎn)化主活性物質(zhì)：能夠單獨(dú)對化學(xué)反應(yīng)起催化作用；載體：基本作用為：提供巨大的表面積、強(qiáng)化催化劑的傳質(zhì)、傳熱和抗熱沖擊性能。一般為具有一定機(jī)械強(qiáng)度和熱穩(wěn)定性及導(dǎo)熱性能的多孔惰性材料。表4－15常用的廢氣催化處理方法、載體和產(chǎn)物用途催化劑催化產(chǎn)物反應(yīng)介質(zhì)主活性物質(zhì)載體煙氣催化V2O5SiO2無機(jī)酸(硝酸、硫酸)氫氣、甲烷、氨氣等還原劑氮氧化物催化Pt、PdAl2O3-SiO2還原為氮?dú)釩uCrO2Al2O3-MgO碳?xì)浠衔锏拇呋疨t、Pd、RhNi、NiO、Al2O3二氧化碳和水CuO、Cr2O3、Mn2O3Al2O3汽車尾氣凈化Pt硅鋁小球、蜂窩陶瓷燃料(碳?xì)浠衔?在汽車尾氣凈化中，最成功的處理裝置是汽油機(jī)用的三效催化轉(zhuǎn)換器，可以使車用汽油機(jī)的CO、HC和NOX的排放量減少80％－90％，已經(jīng)成為發(fā)達(dá)國家汽油車的必備裝置。三效催化轉(zhuǎn)換器：可以同時(shí)凈化汽車尾氣中的CO、HC和NOX，掌握反應(yīng)中氧的量十分重要。氧不足時(shí)，CO和HC不能被完全氧化；空氣過量時(shí)，HC和CO、H2首先與氧反應(yīng)而被消耗，NOX的還原不徹底。空氣量由排氣管上安裝的λ(過量空氣系數(shù))傳感器進(jìn)行反饋控制。三效催化轉(zhuǎn)換器由外殼和內(nèi)芯組成。其中，內(nèi)芯是浸漬有催化劑的載體，其中催化劑為Pt(鉑)和Rh(銠)：Pt主要催化CO和HC的氧化反應(yīng)；Rh主要催化NOX的還原反應(yīng)，載體為特種陶瓷，催化劑的1～2g/L(載體)，其中Pt/Rh=5:1左右。催化轉(zhuǎn)換器的壽命一般在10萬km以上，催化劑失效后，可以回收其中的貴金屬。圖4－16汽車尾氣三效催化轉(zhuǎn)換過程示意圖發(fā)動(dòng)機(jī)NOX還原催化氧化自動(dòng)調(diào)節(jié)閥空氣泵生物轉(zhuǎn)化廢氣生物凈化是以廢氣中的污染物作為微生物生命活動(dòng)的能源或養(yǎng)分，經(jīng)代謝降解，轉(zhuǎn)化為簡單的無機(jī)物（CO2，水等）及合成為微生物細(xì)胞物質(zhì)。與廢水的生物處理過程的最大區(qū)別在于：廢氣中的污染物質(zhì)首先要完成從氣相到液相或氣向固體表面液膜的傳質(zhì)過程，然后被液相或固體表面中的微生物吸附降解。根據(jù)微生物在廢氣生物處理系統(tǒng)中存在形式，可將處理方法分為生物吸收法（懸浮態(tài)）和生物過濾法（固著態(tài)）二類。生物吸收法，又稱生物洗滌法，廢氣中的污染物通過含有懸浮態(tài)生長的微生物液相而被吸收、降解；生物過濾法則是微生物附著生長于固體介質(zhì)（填料）上形成生物膜，廢氣在通過這種生物濾池時(shí)污染物被生物膜吸收、降解。(1)廢氣生物處理的方法和系統(tǒng)1)生物吸收法(1)吸收－反應(yīng)裝置：由一個(gè)吸收室和一個(gè)再生池構(gòu)成。圖4－17吸收－反應(yīng)生物吸附系統(tǒng)示意圖出氣吸生循收物環(huán)室懸液浮液進(jìn)氣空氣循環(huán)液活性污泥再生池在生物吸收法處理系統(tǒng)中，生物懸浮液（循環(huán)液）自吸收室頂部噴淋而下，使廢氣中的污染物和氧轉(zhuǎn)入液相。吸收了廢氣中組分的生物懸浮液流入再生反應(yīng)器（活性污泥池）中，通入空氣充氧使得活性污泥的吸附活性得以再生。生物吸收法處理有機(jī)廢氣，其去除效率除了與污泥濃度、pH值、溶解氧等因素有關(guān)外，還與污泥馴化與否、營養(yǎng)鹽的投加量等有關(guān)。在臭氣的生物吸收法凈化系統(tǒng)中，適宜的活性污泥濃度為5000～10000mg／L、通過吸收塔的氣速＜20m3／h。生物吸收法中氣、液兩相的接觸方法除采用液相噴淋外，還可以采用氣相鼓泡實(shí)現(xiàn)傳質(zhì)。一般地，若氣相傳質(zhì)阻力較大可用噴淋法，反之液相傳質(zhì)阻力較大(氣態(tài)污染物溶解度較低)時(shí)則用鼓泡法。鼓泡與污水生物處理技術(shù)中的曝氣相仿，廢氣從池底通入，與新鮮的生物懸浮液(如同曝氣池中的活性污泥混合液)接觸而被吸收。生物吸收法對有機(jī)廢氣具有很高的凈化效率，如日本某污水處理廠將臭氣送入曝氣池，取得了99％的脫臭效果。日本一鑄造廠采用兩段洗滌生物吸收法處理含胺、酚和乙醛等污染物的氣體，置運(yùn)行十多年來污染物凈化率一直維持在95％以上，且運(yùn)行費(fèi)用極低。(2)生物滴濾池生物滴濾池處理有機(jī)廢氣的工藝流程如圖4－18所示。圖4－18廢氣處理的生物濾池系統(tǒng)進(jìn)氣出氣循環(huán)液生物濾池除塵溫度調(diào)節(jié)濕度調(diào)節(jié)生物滴濾池與生物濾池的最大區(qū)別是填料上方噴淋循環(huán)液。與生物濾池相似，生物滴濾池使用的是粗碎石、塑料、陶瓷等填料，填料比表面積一般為100～300m3／m2，這一方面便于氣體通過，也對生物膜疏松與防止濾池的堵塞起到重要作用。與生物濾池相比，生物滴濾池的反應(yīng)條件（pH、溫度）易于控制（通過調(diào)節(jié)循環(huán)液的pH、溫度）；而生物濾池的pH則主要是通過濾料中緩沖劑來調(diào)節(jié)的，一旦緩沖劑耗竭則需更新或再生濾料，溫度的調(diào)節(jié)則需外加強(qiáng)制措施來完成，故在處理鹵代烴、含硫、含氮等污染物時(shí)，由于微生物降解產(chǎn)生酸性代謝產(chǎn)物引起pH的下降，由于微生物分解污染物時(shí)使得濾料層升溫而影響凈化效率。在生物滴濾池的填料上，生長有針對降解廢氣中某些污染物質(zhì)的優(yōu)勢微生物菌群，因而生物滴濾池可承受比生物濾池更大的污染負(fù)荷，同時(shí)操作條件亦可靈活控制、調(diào)節(jié)，故生物滴濾池成為目前生物法廢氣中有機(jī)污染物質(zhì)（尤其是難溶類物質(zhì)）研究與應(yīng)用中的重點(diǎn)。2)生物過濾法廢氣進(jìn)入生物濾池，通過約0.5～lm厚的生物膜填料層，氣相中污染物被吸收到生物膜表層，進(jìn)而被微生物氧化分解或同化。濾池的填料可以是土壤顆粒，也可以是活性炭或木屑。生物濾池高效運(yùn)行的前提是要保證濾池有良好的通氣性、適度持水性和含水率以及具有足夠的微生物量。圖4－19堆肥濾池廢氣處理系統(tǒng)廢氣生物處理系統(tǒng)的條件生物濾池填料的選擇在選擇廢氣生物處理的濾池填料時(shí)，一般需控制如下條件：填料首先應(yīng)具有較好的表面性質(zhì)，適合于微生物的生長；填料必須有較大的比表面積，以盡可能大地提供微生物的附著面積，提高生物量，從而盡可能大地提高單位體積的有機(jī)污染物降解量；填料必須具備一定的空隙率，以防止濾床中微生物的快速增長而引起填料堵塞和壓降升高，進(jìn)而會(huì)引起短流，降低填料的利用率和提高出氣口污染物的濃度；填料應(yīng)具有較好的持水性，以保持生物滴濾池在間斷運(yùn)行后，保持微生物的液體環(huán)境，使微生物的生物降解能力在重新啟動(dòng)后能較快地恢復(fù)；填料必須具備一定的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和防腐蝕能力；作為生物滴濾池的填料，本身不一定含有微生物新陳代謝所需要的微量元素和營養(yǎng)物質(zhì)。實(shí)驗(yàn)室小試使用絲網(wǎng)填料、纖維粘附活性碳（ACOF）、聚丙烯多面空心小球和爐渣為載體構(gòu)建生物濾池系統(tǒng)處理有機(jī)性固液廢氣，通過測定4種材料在空白及掛膜狀態(tài)時(shí)對甲苯氣體的靜態(tài)吸附及降解曲線，研究比較各材料的性能。得出如下研究結(jié)論：空白對比實(shí)驗(yàn)表明絲網(wǎng)、多面小球、爐渣對氣相中的甲苯吸附作用很弱，ACOF對氣相中的甲苯具有限的吸附能力；4種介質(zhì)掛膜后的靜態(tài)降解曲線比較實(shí)驗(yàn)表明：絲網(wǎng)和具絲網(wǎng)結(jié)構(gòu)的ACOF掛膜量大，降解能力強(qiáng)，多面小球的降解性能次之，爐渣最差；具一定吸附性能的ACOF掛膜后的降解性能表現(xiàn)出較強(qiáng)的緩沖恢復(fù)效果，其它介質(zhì)的緩沖恢復(fù)性能較差，短時(shí)間的閑置（24h）對掛膜材料的性能影響不大；ACOF由于持水能力和一定構(gòu)吸附緩沖能力，性能下降較少。因此，在凈化設(shè)備長時(shí)間停用的場合下，可以采用具一定緩沖性能的ACOF作為生物載體材料。2)菌種的馴化：生物法凈化工業(yè)廢氣的菌種馴化方法如同有機(jī)廢水的生物處理。微生物法降解有機(jī)污染物，主要是異養(yǎng)生物將有機(jī)污染物作為主要的營養(yǎng)來源，通過新陳代謝過程降解了有機(jī)污染物。在處理廢氣中氨和硫化氫等污染物物質(zhì)時(shí)，微生物以自養(yǎng)型為主。生物滴濾池中微生物的種類很多，主要為細(xì)菌、放線菌和真菌。生物滴濾池中的微生物經(jīng)過馴化后，一般存在針對降解馴化有機(jī)氣體的優(yōu)勢菌種，這也是去除效果比生物濾池好的重要原因。菌種一般由城市污水污泥或相關(guān)石油化工廢水中的微生物經(jīng)馴化而得。馴化方法是優(yōu)勢菌種篩選的重要因素，馴化方法一般有：一次性投加高濃度化合物及定時(shí)定量補(bǔ)充濃度相對較低的有機(jī)化合物。有研究指出，第二種方法為較好的馴化方式。3)溫度的控制：微生物的生長有一定的適宜溫度范圍，一般在25℃～35℃之間。有文獻(xiàn)認(rèn)為35℃是生化反應(yīng)的最佳溫度。氣體的溫度過高或過低，都將影響生物活性以及傳質(zhì)速度，需要經(jīng)過熱交換器換熱來實(shí)現(xiàn)溫度調(diào)節(jié)。4)濕度的控制：濕度的控制對于生物滴濾池的運(yùn)行非常重要。如果不在系統(tǒng)中附加增濕設(shè)備，氣體會(huì)很快吹干填料，使生物失去依賴的液體環(huán)境。在生物滴濾池運(yùn)行過程中，對濕度的控制條件非常嚴(yán)格，否則微生物的活性和降解能力就會(huì)受到很大的影響。研究表明，填料濕度范圍在40％～50％時(shí)最佳（濕重）。（l）填料空隙中滯留過多的水分，填料透氣能力下降，導(dǎo)致運(yùn)行阻力增加，氣體在填料中的停留時(shí)間減少，出氣中污染物的濃度隨之增高。（2）對于單位體積的填料來講，空氣的穿透能力下降，使填料內(nèi)的好氧微生物的新陳代謝作用受到影響，填料內(nèi)會(huì)有厭氧反應(yīng)，產(chǎn)生惡臭。當(dāng)?shù)螢V池中的水分過少時(shí)，會(huì)導(dǎo)致填料內(nèi)缺乏微生物生長代謝所必要的水分，微生物的液體環(huán)境受到影響，從而降解速率下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致填料干燥（濕度小于30％）。調(diào)節(jié)濕度的方法有：①在進(jìn)氣口設(shè)置濕度交換器；②在進(jìn)氣口設(shè)置噴嘴或文丘里增濕；③直接在填料表面噴水或定時(shí)定量地向?yàn)V池內(nèi)灌注水。5)pH的控制及營養(yǎng)物質(zhì)的供給：生物滴濾池與生物過濾池相比，生物滴濾池內(nèi)pH及營養(yǎng)物質(zhì)的供給可通過循環(huán)液來調(diào)節(jié)。廢氣生物處理的環(huán)境pH宜維持在7—8之間。如果降解中有酸產(chǎn)生，使系統(tǒng)中pH下降，使微生物的新陳代謝能力受到影響。對于生物滴濾池而言，可以通過調(diào)節(jié)循環(huán)水的pH來調(diào)節(jié)池內(nèi)pH，一般是向循環(huán)液中投加適量的可溶性堿，從而達(dá)到改善池內(nèi)pH的目的。循環(huán)液中含有微生物生長所必需的營養(yǎng)和微量元素，研究表明，營養(yǎng)物質(zhì)中C、N和P應(yīng)該保持合適的配比，微量元素一般適量添加即可。6)操作方式的選擇：生物滴濾池可采用順流操作和逆流操作方式。孫佩石等人認(rèn)為，生物膜逆流操作時(shí)的凈化效率高于順流操作，但由于使用的是同一生物膜填料塔，生物膜總表面積保持不變，因此分別以兩種不同的方式操作時(shí)，其甲苯生化去除量的數(shù)值相差不大。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，逆流操作時(shí)，氣體流速較大時(shí)，會(huì)發(fā)生液泛現(xiàn)象，從而使運(yùn)行阻力增大。生物滴濾池中生物膜量的分布，與進(jìn)氣的濃度相關(guān)。在有機(jī)氣體的進(jìn)氣口，生物濃度很高，而隨著進(jìn)氣濃度的遞減和穿透深度的增加，微生物的濃度跡隨之遞減，在滴濾池的出口處，生物濃度最低。可見，操作方式對去除效率的影響并不大，工程實(shí)踐中采取何種操作方式應(yīng)根據(jù)填料性質(zhì)、生物菌群種類、處理氣體的性質(zhì)等情況來確定。7)處理方法的選擇：不同成分、濃度及氣量的氣態(tài)污染物各有其適用的生物凈化系統(tǒng)。生物吸收法適宜于處理凈化氣量較小、濃度大、易溶且生物代謝速率較低的廢氣處理；對于氣量大、濃度低的廢氣可采用生物濾池處理系統(tǒng)；而對于負(fù)荷較高以及污染物降解后會(huì)生成酸性物質(zhì)的則以生物滴濾池為好．在目前的廢氣生物凈化實(shí)踐中以運(yùn)行操作簡單的生物濾池系統(tǒng)使用得最多，日、德、荷、美等國家生物法處理有機(jī)廢氣的設(shè)備與裝置開發(fā)已呈商品化態(tài)勢并且應(yīng)用效果良好，對混合有機(jī)廢氣的去除效率一般在95％以上。(3)廢氣物凈化效果1)乙醇廢氣的生物凈化Hodge等采用堆肥作填料凈化處理含乙醇蒸汽的廢氣，當(dāng)進(jìn)氣負(fù)荷不高于90g／m3.h、停留時(shí)間為30s時(shí)，乙醇去除率達(dá)95％以上。2)苯乙烯廢氣的生物凈化Cox等以珍珠巖為濾料，選用馴化篩選后的真菌降解苯乙烯，當(dāng)氣體濃度為800mg／m3、流量為43L／h時(shí)，處理效率達(dá)99％。同時(shí)測得出氣中CO2濃度為1000PPm（1833mg／m3）；3)苯同系物廢氣的生物凈化Corsi等在Ф154mm實(shí)驗(yàn)裝置上，以苯及其同系物（甲苯、乙苯和二甲苯）為凈化處理對象，在操作溫度20.8℃、空塔氣速28～30m／h、停留時(shí)間1.82～1.96min實(shí)驗(yàn)條件下，以堆肥法、土壤和木屑木屑作為填料進(jìn)行生物濾池處理的平行實(shí)驗(yàn)，比較了被處理氣體通過三種填料加營養(yǎng)物質(zhì)前后的去除效率，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，堆肥填料濾池對氣體中苯同系物一直保持較高的去除率（90％～99％），而以土壤和木屑作為填料的濾池在沒有加營養(yǎng)物質(zhì)的情況下去除效果較差。4)鹵代烴廢氣的生物凈化Hartrnans等的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)氣速為145～156m／h、二氯甲烷濃度為0.7～1.8g／m3時(shí)，生物滴濾池對二氯甲烷的去除率為80％～95％。5)甲硫醇廢氣的生物凈化采用液相曝氣方式馴化培養(yǎng)污水廠活性污泥，獲得具有降解甲硫醇能力的優(yōu)勢微生物菌群。同時(shí)用海藻酸鈉包理固定微生物，研究固定化微生物顆粒填充床去除含甲硫醇惡臭氣體的工藝過程。液相曝氣培養(yǎng)研究表明：降解甲硫醇的微生物菌群適宜的值為？，最佳pH條件為弱堿性。顆粒填充床生物脫臭塔運(yùn)行實(shí)驗(yàn)表明：在空塔時(shí)間不大于13s，對低濃度甲硫醇?xì)怏w（＜129mg／m3）的去除率在99％以上，對高濃度甲硫酸氣體（＞？）的去除率在90％以上。等離子體轉(zhuǎn)化利用等離子體凈化氣態(tài)污染物于70年代開始研究的，主要用于煙氣的脫硫和脫氮。等離子體被稱為物質(zhì)的第四態(tài)：由電子、離子、活性基和激發(fā)態(tài)分子等組成，使得很多需要更高活化能的化學(xué)反應(yīng)能夠發(fā)生。從應(yīng)用看，氣體凈化過程應(yīng)采取低溫等離子體，獲得等離子體的方法主要有輻照和放電兩種。圖4－20放電等離子體過程能量傳遞70年代初，由日本原子能研究所與荏原制作所共同開發(fā)輻照法用于煙氣脫硫。經(jīng)過高能電子束(或γ射線)輻照，煙氣中的二氧化硫和氮氧化物與氨反應(yīng)，生成硫酸銨和硝酸銨顆粒物，再分離回收，作為化肥。輻照法需要大功率電子加速器或γ射線源及妥善的屏蔽防護(hù)措施，占地大，需要一定量的氨氣作為造價(jià)高。煙氣脫硫過程大致歸納為3個(gè)階段：a,煙氣中氮、氧和水分子被輻照反應(yīng)生成O、OH、HO2等自由基：N2，O2，H2O射線OH，O，HO2(4－17)b,煙氣中的污染物二氧化碳和氮氧化物被氧化生成硫酸和硝酸：SO2OH，O，HO2HSO3，SO3，HSO4OH，H2OH2SO4(4－18)NOOH，O，HO