污水站有机废气处理工艺与测试研究
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作者:王艳萍
摘要：污水站是排放有机废气的主要场所，其会污染环境，还会影响人体健康，应及时处理污水站废气，待其符合相关标准要求后方可排放。本文在介绍紫外线、活性炭吸附等几种常用处理原理基础上，重点探讨了催化燃烧法的处理效果。
关键词：污水站;有机废气;处理工艺;测试结果
中图分类号：X701.7 文献标识码：A 文章编号：2095-672X（2020）05-0-02
DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.05.067
Study on treatment process and test of organic waste gas in sewage station
Wang Yanping
（Shandong Haiyue Environmental Technology Co.，Ltd.，Yantai Shandong 264000，China）
Abstract：Sewage station is the main place to discharge organic waste gas， which will pollute the environment and affect human health.The waste gas of the sewage station shall be treated in time and discharged only after it meets the requirements of relevant standards.Based on the introduction of several common treatment principles of ultraviolet and activated carbon adsorption，this paper focuses on the treatment effect of catalytic combustion.
Key words：Sewage station;Organic waste gas;Treatment process;Test results
针对污水站排放出的有机废气，过往多采用焚烧法、吸收法、吸附法等手段加以处理。在处理有机废水实践中，应重点考虑本站投资以及日常运营的开销状况。有研究发现，活性炭吸附法对苯系化合物的净化率高于90%，排放浓度小于80㎎/m?，已完全满足国家对污水站有机废气达标排放的要求，而使用催化燃烧法处理有机废水，不仅能降低电能消耗量，还能实现对废气的智能化控制。
1 几种常用的有机废气处理工艺
1.1 紫外线
已知可见光的范围为400～780nm，紫外线波长大概是100～400nm，一般会把紫外线分为UVA（315～400nm）、UVB（280～315nm）、UVC（100～280nm）三个区域，其中UVC段光线有广谱消毒功能，为常用的物理消毒手段。现已证实[1]，UVC波段的紫外线可以分解空气内的氧气分子，形成臭氧，臭氧属于强氧化剂，其能将污水站排放废水内的有机恶臭物质转化为低分子化合物、水及CO2，在处理废气及其恶臭方面体现出良好效能。
现如今，工业领域中采用的紫外线灯辐射的波段以185nm、254nm为主，前者主要用于产生臭氧，后者供杀菌消毒设施所使用。利用基于紫外线而形成的高级别氧化法处理有机废气，能取得较好的处理效果，把有机废气内的恶臭气体讲解为CO2、H2O，其原理可作出如下表述：
UV（185nm）+3O2→2·O3;
UV（254nm）+O3→ ·O+O2;
·O+H2O→ 2·OH;
VOC+OH→H2O+CO2。
1.2 活性炭吸附
工业领域污水站在净化处理有机废气过程中，通常会使用到蜂窝活性炭或柱状活性炭，活性炭比表面积偏大，通常大于700㎡/g，当废气经由活性炭并和其充分接触以后，废气内的毒害成分将会被截留于活性炭孔隙内，进而达到除污的处理目标。
现已证实[2]，碘吸附值高低是影响活性炭吸附效率的主要因素之一，当下工业领域中常用活性炭的碘吸附值是600～1 200㎎/g，利用不同材质、工艺生产出的活性炭的碘吸附值存在一定差异。在具体实践中，应综合考虑功能与成本因素基础上，选择碘值适宜的活性炭。
2 案例分析
某公司在2018年投资465万元建成了污水站有机废水的处理装置，联合“脱硫及总烃浓度均化-催化燃烧”处理工艺，对废水的处理能力为2 995Nm?/h。该催化燃烧装置在2018年12月5日正式投运，在2019年4月中旬予以标定。对运行及分析数据进行讨论，发现该装置运转过程平稳，经处理后的挥发性有机物（VOCs）浓度小于100㎎/m?[3]。
3 催化燃烧法处理污水站有机废水的实践分析
3.1 废气处理流程
废气通过引风机由封闭性良好的隔油池、浮选池等被抽吸出，经输送管路先被整合至空气预热器内，预热器的作用是能在冬季气温偏低时对废气行预热处理，随后将废气导入至分水罐，以将其内的水雾剔除后，进入到脱硫与总烃浓度均化罐阶段。在罐中，能脱除廢气内大部分H2S与有机硫，并对废气浓度进行均化处理。而后，废气经引风机、过滤器进入“加热—换热—催化燃烧”反应单元，在适宜温度与催化剂的双重作用下，废气内部分有机物会被氧化，生成H2O与CO2，并释放出较大量的反应热，这预示着催化燃烧反应完成。经处理后的气体带有较高热量换热器与废气预热器能对热能实现回收，对处理前的废气实施预、加热措施，这样经处理后的、符合相关标准要求的废气就会经排气筒被排放至外部环境中。 3.2 装置的处理效果
（1）脱硫及总烃浓度均化器的处理情况（见表1），分析后得知，均化器内的硫化氢含量很低（均小于3㎎/m?），提示脱硫效果良好。
（2）催化燃烧反应器的处理效果：催化燃烧反应器为本装置的核心设备，为标定重点。在标定期间，该设备进、出口共计进行3次采样，分析对象有反应器进、出口苯系物、硫化氢等，具体分析结果见表2[4]。分析发现，出口VOCs浓度均小于100㎎/m?，符合山东省设定废气集中处理设施排气筒污染物排放标准。
（3）能耗情况：本催化燃烧装置运行期间的能耗源以电与净化风为主，后者主要用作气动阀的运行，风量相对较小，故而本次考评时未将其纳入其中。损耗电能的构件以风机与电加热器为主。在标定阶段，废气内的有机物浓度偏低，无法满足系统运行期间对热能平衡提出的要求，故而，需要利用电加热器填充适量的热能。在以上过程中，二段加热器始终处于闭合状态，一段加热器提供的热量就可以本催化装置稳定运行。结合现场一段集热器的启用状态与频次，输出功率为10%～50%，依照均值30%估算，则加热器的电能耗损为80×0.5×30%=12kW。一、二次风机的变频输出均是60%，额定功率为18.0kW，则计算得两风机的电耗是21.5kW。本装置的总能耗是电加热器和两风机总和，即33.5kW，相当于三十几千瓦风机的耗能量。
4 结束语
本文研究所设计的催化装置能有效治理污水站形成的有机废水，反应器出口气体的VOCs浓度小于100㎎/m?，符合国家排放标准。在正常操作条件下，本装置的总电能消耗量约为34kW，体现出较高的节能、环保特征，在有机废气处理领域中有较大的推广价值。
参考文献
[1]陈顺强.喷漆废气中漆雾处理及有机废气净化技术[J].内燃机与配件，2019（23）：219-220.
[2]谢永钦.低温等离子体联合光催化在喷漆废气治理中的应用[J].科技经济导刊，2019，27（35）：94-95.
[3]张新.炼化污水有机废气催化燃烧工艺的应用研究[J].石油炼制与化工，2019，50（12）：90-95.
[4]任欢灿.废水站有机废气处理工艺及测试分析[J].广东化工，2019，46（13）：140-141+125.
收稿日期：2020-04-02
作者簡介：王艳萍（1974-），女，汉族，本科学历，中级工程师，研究方向为环保工程。
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