上海某化工企業(yè)VOCs廢氣生物法處理工藝優(yōu)化方案

上海某化工企業(yè)VOCs廢氣生物法處理工藝優(yōu)化方案

1項目背景上海某化工企業(yè)主要經(jīng)營范圍為開發(fā)、生產(chǎn)、分裝聚氨酯產(chǎn)品（包括組合聚醚、異氰酸酯）。為貫徹落實推進(jìn)VOCs污染治理工作，逐步提高重點行業(yè)VOCs污染防治水平,切實削減VOCs排放總量，改善環(huán)境空氣質(zhì)量，改善員工操作環(huán)境的空氣質(zhì)量，該企業(yè)決定進(jìn)行車間內(nèi)廢氣治理改造。2污染源特性分析廢氣主要來源于原料及產(chǎn)品生產(chǎn)過程中的揮發(fā)，廢氣源為攪拌反應(yīng)釜。目前現(xiàn)有局部廢氣治理設(shè)備為處理風(fēng)量16000CMH的活性炭吸附裝置，考慮到車間工作人員的工作環(huán)境，企業(yè)要求改進(jìn)廢氣治理工藝，進(jìn)行車間全面排風(fēng)。廢氣主要由持續(xù)產(chǎn)生的非甲烷總烴和顆粒物組成。非甲烷總烴濃度最大值80mg/m3，持續(xù)時間0.5h/d；非甲烷總烴濃度平均值50mg/m3，持續(xù)時間12h/d。顆粒物濃度最大值30mg/m3，持續(xù)時間0.5h/d；非甲烷總烴濃度平均值10mg/m3，持續(xù)時間12h/d。廢氣為常溫常壓，濕度跨度較大，年運行時間為4480h。3廢氣治理改造方案（1）車間現(xiàn)有一套局部排風(fēng)處理系統(tǒng)，處理風(fēng)量為16000CMH，作為備用；（2）新增全面排風(fēng)系統(tǒng)，處理風(fēng)量42000CMH，采用變頻節(jié)能調(diào)控，原有局部排風(fēng)系統(tǒng)作為備用，工位點并入新排風(fēng)系統(tǒng)；廢氣處理工藝為化學(xué)洗滌塔＋雙層純生物濾池（雙層碳鋼結(jié)構(gòu)，占地面積小）＋排風(fēng)離心風(fēng)機(jī)＋煙囪達(dá)標(biāo)排放。廢氣處理工藝的具體流程如下：①廢氣經(jīng)過收集后通過排風(fēng)收集系統(tǒng)進(jìn)入水洗塔，去除廢氣中的雜質(zhì)及易溶于水的污染物；②經(jīng)過水洗塔的廢氣通過生物濾池中生物過濾處理段，從濾床底部由下向上穿過由濾料組成的濾床，有機(jī)氣體由氣相轉(zhuǎn)移至水—微生物混和相，通過固著于濾料上的微生物代謝作用，一部分被微生物吸收，一部分被分解為CO2、H2O等小分子化合物，考慮節(jié)約占地空間，本次生物濾池設(shè)計成雙層生物濾池，單層生物濾池的處理風(fēng)量為21000CMH；③經(jīng)過洗滌塔和生物濾池處理的達(dá)標(biāo)廢氣，通過排風(fēng)功能段中的離心風(fēng)機(jī)排出，接入排風(fēng)煙囪于15m高空合規(guī)排放。4廢氣處理設(shè)備介紹4.1化學(xué)洗滌塔本設(shè)計方案的洗滌塔采用立式兩相逆向流填料塔。氣體從塔體下方進(jìn)氣口沿切向進(jìn)入凈化塔，在通風(fēng)機(jī)的動力作用下，迅速充滿進(jìn)氣段空間，然后均勻地通過均流段上升到填料吸收段。在填料的表面上，氣相中污染物被液相吸收。污染物隨吸收液流入下部貯液槽。未完全吸收的氣體繼續(xù)上升進(jìn)入噴淋段。在噴淋段中吸收液從均布的噴嘴高速噴出，形成無數(shù)細(xì)小霧滴與氣體充分混合、接觸、繼續(xù)發(fā)生吸收作用。塔體的最上部是除霧段，氣體中所夾帶的吸收液霧滴在這里被清除下來，經(jīng)過處理后的潔凈空氣從凈化塔上端管道進(jìn)入下一處理流程?？刂葡到y(tǒng)配有液位傳感器，當(dāng)循環(huán)水箱液位低于設(shè)定值時，進(jìn)水閥門打開補水；當(dāng)循環(huán)水箱液位達(dá)到設(shè)定值時進(jìn)水閥門關(guān)閉，該設(shè)置可以避免系統(tǒng)無液工作。同時配有PH傳感器，可通過控制系統(tǒng)設(shè)置設(shè)定最大或最小PH值，對循環(huán)洗滌液的PH進(jìn)行跟蹤監(jiān)控，當(dāng)循環(huán)洗滌液跟廢氣成分反應(yīng)后，造成的循環(huán)洗滌液的PH增高或降低，達(dá)到設(shè)定之后，聯(lián)通加藥系統(tǒng)對循環(huán)洗滌液進(jìn)行藥液補充，調(diào)整PH在最佳范圍，從而確保循環(huán)洗滌液始終處于有效工作狀態(tài)。系統(tǒng)工作一段時間后，洗滌液會形成一定比例的殘液，需打開排水閥門，更換洗滌液?；瘜W(xué)洗滌用的原理是利用廢氣成分與化學(xué)藥液的主要成份間發(fā)生不可逆的化學(xué)反應(yīng)生成新的無刺激性氣味物質(zhì)以達(dá)到治理的目的。根據(jù)計算公式：（1）塔底面積：；（2）空塔流速：；（3）填料停留時間：?？芍罕痉桨钢谢瘜W(xué)洗滌塔裝置使用FRP材質(zhì)，處理風(fēng)量42000CMH，設(shè)備尺寸為φ3200*6800mm。塔體進(jìn)出口直徑為1200mm，用水量100m3/h，循環(huán)噴淋水管直徑為120mm，空塔流速為1.38m/s，洗滌塔運行重量約為9000kg，洗滌塔壓力損失約為800Pa。4.2生物濾池利用微生物的新陳代謝過程對多種有機(jī)物和某些無機(jī)物進(jìn)行生物降解，可以有效去除廢氣中的污染物質(zhì)，即為生物除臭法。自然界中存在分解惡臭或經(jīng)誘導(dǎo)能產(chǎn)生分解酶的微生物，經(jīng)過選種培養(yǎng)的特定微生物菌群，對惡臭及VOCs進(jìn)行分解吸收。處理過程是有以下三個階段構(gòu)成：第一階段：臭氣跟水接觸，并溶于水，此過程遵循亨利法則；第二階段：水溶液中的惡臭成分被微生物吸收、吸附，惡臭成分從水中轉(zhuǎn)移到微生物體內(nèi)；第三階段：進(jìn)入微生物細(xì)胞的惡臭成分作為營養(yǎng)物質(zhì)為微生物所分解、利用，從而使污染物得以去除。污染物去除的實質(zhì)是有機(jī)物作為營養(yǎng)物質(zhì)被微生物吸收、代謝及利用。這一過程是物理、化學(xué)、物理化學(xué)以及生物化學(xué)所組成的一個復(fù)雜過程。惡臭氣體成分不同，其分解產(chǎn)物不同，不同種類的微生物，分解代謝的產(chǎn)物也不一樣。通常不含氮的物質(zhì)分解成CO2和H2O；含硫的惡臭物被氧化成S、SO32-、SO42-；含氮的惡臭物成分則被氧化成NH4、NO2-、NO3-。圖4-1微生物分解惡臭分子過程生物濾池工藝系統(tǒng)通過氣體輸送裝置、噴淋裝置和過濾塔主體三個部分組合而成。惡臭物質(zhì)及少量有機(jī)惡臭化合物通過加壓預(yù)濕，在生物濾池內(nèi)與填料層表面的生物膜相接觸，有機(jī)物從氣相轉(zhuǎn)移到生物膜，進(jìn)而被微生物分解利用，并且被轉(zhuǎn)化成二氧化碳，水和其他的分子物質(zhì)，然后將凈化后的氣體排出。噴淋裝置定期向填料層噴灑噴淋液，以調(diào)節(jié)填料層的水分含量、pH值和營養(yǎng)鹽含量。在生物法處理惡臭氣體系統(tǒng)中，影響生物脫臭效率的因素主要為惡臭氣體的組成和性質(zhì)，惡臭氣體在濾池中的停留時間、pH值、生物填料的種類，系統(tǒng)內(nèi)的溫度、濕度以及填料上微生物的種類和數(shù)量等。A.填料：生物濾池設(shè)備中,生物膜生長在填料的表面,氣態(tài)有機(jī)物流通于填料之間的空隙。填料比表面積的大小在一定程度上反映了微生物的多少,孔隙率則影響氣體、液體的流速，而填料層的高度對有機(jī)物是否處理完全有著重要意義。B.營養(yǎng)液：生物濾池中的營養(yǎng)物質(zhì)，微量元素和緩沖液均勻噴灑在填料上，以提供生物膜中生物菌群生長和繁殖所需的營養(yǎng)物質(zhì)。惡臭及惡臭有機(jī)物的去除率一定程度上受營養(yǎng)液的流量，氮和磷的含量等的影響。C.進(jìn)氣：生物濾池運行過程中,氣體流量、入口氣體濃度的大小都對氣體本身的去除效率有著顯著的影響。圖4-2雙層生物濾池結(jié)構(gòu)示意圖考慮到設(shè)備占地面積有限，高度不限制，故本方案中的生物濾池設(shè)計成雙層形式，如圖4-2所示，處理風(fēng)量42000CMH，設(shè)備尺寸：10000mm×4000mm×5800mm，特殊雙層結(jié)構(gòu)。根據(jù)江蘇省《污水處理中惡臭氣體生物凈化工藝設(shè)計規(guī)范》DB32T4025-2021和團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)《廢氣生物凈化裝置技術(shù)要求》（TCAEPI29—2020），生物過濾單層填料層高宜為1m~2m。5結(jié)語本次廢氣治理技術(shù)改造后污染物濃度及排放速率達(dá)到上海市地方標(biāo)準(zhǔn)《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》（DB