2020年環(huán)境影響評(píng)價(jià)師答疑:含有機(jī)溶劑的廢氣凈化方法?

問題：

含有機(jī)溶劑的廢氣凈化方法?

答疑：

由于溶劑的揮發(fā)性，這種物質(zhì)不僅在生產(chǎn)中，而且在以后的使用中一直都會(huì)給周圍環(huán)境的空氣造成有害的影響。在測(cè)定時(shí)，必須要遵循法規(guī)制訂者所規(guī)定的極限值。

是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程：例如隨著適用于涂層材料和藥品生產(chǎn)裝置以及浸漬和涂漆裝置的31號(hào)BimSchV法案的實(shí)施，近年來對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)極限值的規(guī)定明顯地嚴(yán)格了。這項(xiàng)法規(guī)將歐盟的1999/13/EG號(hào)關(guān)于溶劑的規(guī)定轉(zhuǎn)變?yōu)榈聡?guó)的法律，其目的在于在整個(gè)歐洲的范圍內(nèi)將溶劑的排放量減少約20%。是否必須要采用這些濃度極限值，要視溶劑的年消耗量而定。值得注意，但是并不是真正令人吃驚的是這樣一種事實(shí)，即在BimSchV法案中沒有采用歐洲的1:1的數(shù)值，而是極限值更加嚴(yán)格了。

此外，在2002年10月1日新的TA 空氣法案開始生效，這項(xiàng)法案普遍適用于需要審批的裝置。在此法案中，不僅物質(zhì)流量，而且濃度的極限值都降低了，一些物質(zhì)，如二氯甲烷重新劃分了等級(jí)。對(duì)于中的有機(jī)物質(zhì)的含量的普遍規(guī)定是：濃度不能超過50mg碳/m3，或者物質(zhì)流量不能超過0.5kg碳/h。對(duì)于劃分為I級(jí)或II級(jí)的物質(zhì)，適用其他的大多是更加嚴(yán)格的數(shù)值。那些能夠符合至今為止的要求，但不能符合新的要求的裝置必須在2007年10月30日之前進(jìn)行改造，執(zhí)行這項(xiàng)法規(guī)的結(jié)果是，許多生產(chǎn)必須在環(huán)保方面進(jìn)行新的投資。據(jù)估計(jì)，光是由于新的TA空氣法規(guī)的實(shí)施，在今后10年內(nèi)就要增加幾十億歐元的投資。并且仍然是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過程。為了給凈化樹立一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，歐洲委員會(huì)目前正在制訂敘述可以獲得的減少排放的最好技術(shù)(BAT=Best Available Technology)。

工藝方法選擇

對(duì)于溶劑的使用者和生產(chǎn)者來說，當(dāng)然會(huì)提出尋找可以將廢氣凈化到所要求的值的適合的工藝方法。首先必須決定是否需要溶劑。在這方面，經(jīng)濟(jì)性的考慮會(huì)作為基礎(chǔ)，要考慮溶劑的價(jià)值、溶劑的濃度、廢氣的體積流量、在一定情況下會(huì)出現(xiàn)的混合物的處理費(fèi)用等等諸多因素。對(duì)于只使用甲苯，而且不僅廢氣中的濃度較高(大于4g/m3)，而且廢氣流量較大(大于10000m3/h)的來說，作出決定是很簡(jiǎn)單的事情。在這種情況下，裝置的費(fèi)用可以很快得到償還。盡管在原則上可以考慮其他適用的工藝方法，如冷凝、吸收或隔膜方法，但是活性炭吸附在近年來被認(rèn)為是最經(jīng)濟(jì)且最安全的方法。

如果回收是不經(jīng)濟(jì)的，可以用氧化方法消除有機(jī)物質(zhì)。如果裝置是自供熱的，即不需要另外增加燃料，就特別適于使用燃燒方法。行之有效的熱氧化方法的工作溫度要比催化氧化方法的工作溫度高，而且對(duì)所謂的催化劑的毒性不敏感。最近一段時(shí)間，生物方法越來越重要。通過使用一些新研制的設(shè)備，如結(jié)合生物和生物洗滌器優(yōu)點(diǎn)的生物滴流，可以獲得在低濃度的范圍內(nèi)(小于2 g/m3)的經(jīng)濟(jì)的燃燒方案。

吸附回收

溶劑的吸附回收方法的一個(gè)重要的應(yīng)用領(lǐng)域是化工、石油化工和制藥工業(yè)。使用的溶劑，例如甲苯、苯、汽油、二氯甲烷和乙醇等一般來說都是有較大價(jià)值的，并且有足夠高的濃度，可以用相對(duì)較低的費(fèi)用進(jìn)行回收。含有溶劑的廢氣在生產(chǎn)裝置中被抽出來，在廢氣過濾和冷卻后，溶劑積聚在活性炭的孔隙中，就這樣從廢氣流中分離出來。裝置的設(shè)計(jì)可以達(dá)到純凈空氣中的溶劑濃度只有幾mg/m3。當(dāng)吸附器充滿溶劑后，就用蒸汽通進(jìn)去，這樣溶劑又從活性炭中被驅(qū)趕出來。蒸汽和溶劑的混合物被冷卻、冷凝并送入一個(gè)收集容器。對(duì)于不溶于水的溶劑，收集容器的設(shè)計(jì)使得溶劑和水只是重力就可以分離。如果溶劑部分地溶解于水，如醋酸乙酯，則需要對(duì)混合物進(jìn)行蒸餾加工。也還存在另一種可能性，即是將充滿溶劑的活性炭不是用水蒸氣，而是用加熱的惰性氣體(氮?dú)?進(jìn)行還原。

由Donau Carbon (以前的魯奇活性炭Lurgi Aktivkohle)主要參與研制的并且在低壓工業(yè)中成功地進(jìn)行應(yīng)用的這種工藝方法的一種較新的形式是所謂的循環(huán)空氣工藝方法。用這種方法的回收裝置的廢氣只有一小部分排放掉。絕大部分則被送到壓力機(jī)。這一點(diǎn)是可能的，因?yàn)橥ㄟ^一個(gè)預(yù)處理裝置使空氣達(dá)到了所需要的濕度和溫度。在這兩種情況下，離開的廢氣中的溶劑濃度都差不多，但是排放到環(huán)境中的體積流量卻大大減少，溶劑的排放同樣大大減少。

廢氣的生物凈化

Biovox工藝方法是生物滴流概念的進(jìn)一步發(fā)展，一種具有很大表面積的惰性載體材料促使氣相和水相的密切接觸。同時(shí)通過反應(yīng)器中的專用的內(nèi)件及改進(jìn)的廢氣輸送可以實(shí)現(xiàn)能力的最佳化。Biovox工藝是在廢氣的直流和循環(huán)水中進(jìn)行操作。溶劑被微生物分解并且變?yōu)闊o害的最終產(chǎn)品，如二氧化碳、水和生物物質(zhì)等(新陳代謝)。流出的水在反應(yīng)器內(nèi)部循環(huán)，以把污染的氣體的溶劑轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇艿男问健Ｍㄟ^噴嘴將水和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)一起噴到生物薄膜上。由于對(duì)生產(chǎn)條件和廢氣條件變化的快速的適應(yīng)能力及對(duì)于有害物質(zhì)峰值的不敏感性，即使在空氣量變化、濃度變化和更換溶劑混合物時(shí)也可以實(shí)現(xiàn)安全可*的操作。酸性氣體或重金屬會(huì)妨害微生物的生長(zhǎng)。對(duì)許多種溶劑都具有操作經(jīng)驗(yàn)。這種工藝方法的一個(gè)特點(diǎn)是，除了可以從廢氣中脫除水溶性的物質(zhì)之外，同時(shí)也可以脫除難于溶于水的物質(zhì)，如甲苯、二甲苯、汽油或復(fù)雜的有害物質(zhì)混合物。

式燃燒

熱式燃燒裝置在700～900℃的溫度范圍工作，一般來說是3或5個(gè)爐室的結(jié)構(gòu)。經(jīng)驗(yàn)表明，體積流量在10000標(biāo)準(zhǔn)m3/h以上的熱再生式燃燒裝置(RTO)可以經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行操作。燃燒室本身安排在爐室上方。安裝在那里的燒咀用于啟動(dòng)和供給增加的，如果氣體混合物(由于溶劑量少)而不能自熱式地點(diǎn)火或燃燒的話。在啟動(dòng)之后RTO的各個(gè)爐室變換地發(fā)揮各種不同的作用。有冷的熱載體的爐室供給熱的純凈氣體，熱載體本身加熱并使純凈氣體在進(jìn)入煙囪之前冷卻。有熱的熱載體的爐室通入有害氣體，它本身加熱到燃燒溫度，而使熱載體冷卻。第三個(gè)爐室通過用純凈氣體沖洗而做好準(zhǔn)備。通過控制時(shí)間和閥門總是將有害或純凈氣體供給另一個(gè)爐室，這樣由于有機(jī)物的燃燒而產(chǎn)生的熱能(通過熱載體)得到最佳的利用。其目標(biāo)是：不需要添加燃料(取決于有害氣體的溶劑濃度)而實(shí)現(xiàn)燃燒。如果有熱量過剩，則可以用來生產(chǎn)蒸汽。裝置周圍可能產(chǎn)生的可以通過啟動(dòng)燒咀或附加燒咀來燒掉。如果在有害氣體中含有氯或硫之類的化合物，那么就可能需要采取進(jìn)一步的凈化步驟。

結(jié)論

對(duì)于上述的工藝方法可以總結(jié)性地說：一般說來，對(duì)于每一種情況都要具體地分析研究，以便能夠選擇最適用的廢氣凈化方法。最終不僅取決于工藝技術(shù)的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，而且取決于用戶的具體要求。關(guān)于這樣裝置的地點(diǎn)、設(shè)備的費(fèi)用以及回收溶劑的收益等等問題要進(jìn)行綜合性的總體考慮。在這方面最好尋找一個(gè)有經(jīng)驗(yàn)的承建裝置的工程作為伙伴。由于實(shí)行了新的法規(guī)，有不少事情要做。據(jù)估計(jì)，僅是由于執(zhí)行新的TA空氣法案，就有50000～55000個(gè)裝置受到影響。

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