1 常见有机废气的类型
1.1 含氮有机气体污染物
在工业生产排放的各种有机物中,腈类、脂胺类、醇类、酰胺类、芳香胺类和硝基类等都含有“氮”。此类含氮气体种类繁多、浓度高,若未经治理便随意排放,不但会对周边生态和人类身体产生不良后果,而且还会损害大气中的臭氧,从而使太阳中的紫外光无法穿透大气层,对地表上的一切生命构成威胁。
1.2 含硫有机气体污染物
石油(原油)是一种重要的化工原材料。许多低纯度的石化原料都富含硫化物。在工业生产中,若将其以气体形态(如二氧化硫、硫化氢等)排入空气,很容易引起酸雨等自然灾害。举个例子,19 世纪晚期至 20 世纪中叶,欧洲许多大城市都遭受了酸雨的侵袭,而伦敦也因此成为“雾都”的代名词。值得指出的是,伦敦之“雾”和山城重庆之“雾”差异甚大,重庆之“雾”多为水气,伦敦之“雾”多为大气污染物质,如 SO2 等。根据资料显示,19 至 20 世纪欧洲每次发生酸雨事件,都会导致成千上万的人丧生。
1.3 碳氢有机气体污染物
用化学术语来说,碳氢化合物就是碳和氢发生化学反应,形成烃。目前已有数据表明,烃分为烷烃、烯烃、芳烃和氧化烃 4 种。通常情况下,当空气中烃的浓度较低时,不会对人类产生直接伤害。而由于燃油未充分燃烧,生成的石油烃如 3,4-苯并芘,仅微量残留就足以引发诸如肿瘤之类的健康问题。此外,空气中苯、甲苯和二甲苯等碳氢物质的含量越高,对人类的致畸性和致癌概率就越大。不同行业有机废气排放种类和特点不同,尤其是化工行业中的有机废气排放通常涉及多种有机物,其中很多具有高毒性且易燃易爆,因此处理时需要特别小心。
2 环境工程中有机废气处理技术处理方法分析
2.1 活性炭吸附法
首先,废气需要经过预处理,以去除其中的颗粒物、水分和其他杂质,避免堵塞活性炭孔隙或影响吸附效果。预处理过程可能包括过滤、冷凝、干燥等步骤,确保废气在进入吸附装置前达到适宜的处理条件。其次,根据废气的成分、浓度和处理要求,选择合适的活性炭类型,活性炭的吸附性能与其孔隙结构、比表面积和表面化学性质密切相关,因此,需要针对特定废气选择具有优良吸附性能的活性炭。然后,在对吸附装置进行设计时,应确保废气在装置内与活性炭充分接触。吸附装置通常采用固定床或流动床形式,根据处理量和吸附效果的要求确定合适的床层高度、流速和活性炭用量。最后,当活性炭达到饱和状态时,需要进行再生或更换。常用的再生方法有热再生、化学再生等,具体方法应根据废气的成分和活性炭的类型来选择,再生后的活性炭可以继续使用,降低处理成本;当活性炭无法再生或吸附效果明显下降时,应及时更换新的活性炭,从而实现对有机废气的有效处理,以此降低对环境的污染。
2.2 光催化氧化法
在使用光催化氧化法时,以高能高臭氧紫外线光对大气中的氧气分子进行分解,则可以生成自由氧,并且与对应的氧气分子结合后,还能形成臭氧,而臭氧则可以很好地氧化有机物。经过预处理的废气进入光催化氧化设备的反应室,在紫外线光束的照射下,有机废气发生光催化氧化反应,被降解为低分子化合物。同时,紫外线光束还能分解空气中的氧气分子及水分子,产生游离氧(活性氧)和 OH 自由基,进一步增强氧化效果。为了获得最佳的处理效果,需要控制反应室的温度、湿度、光照强度等条件,根据废气的成分和浓度调整紫外线光源的功率和照射时间。处理后的废气需要进行排放监测,确保达到环保标准,并定期对处理效果进行评估,根据评估结果调整设备参数和操作条件,以保证处理效果稳定和可靠。
2.3 吸附处理技术应用
依托有吸附能力的物质投放,对有机废气进行吸附处理,以此降低有机废气中有害物质的含量,这种方法就是吸附处理技术。在当前的有机废气吸附处理实践中,所应用的吸附物质为活性炭、无机吸附剂。相比较而言,基于活性炭投放的有机废气吸附处理工艺更为常见,可以实现对有机废气的后处理及其中有价值物质的回收,促使有机废气的处理再利用成为现实,且整个吸附处理过程中不需要投放其他能源,应用优势较强。应用活性炭吸附技术处理有机废气时,需要引入合适的活性炭吸附塔过滤系统。在实际运行期间,风机驱动有机废气以负压或正压的状态向着活性炭吸附器塔体内移动,受到活性炭固体表面本身存在的未饱和状态、未维持在平衡状态的化学键力或分子引力的影响,当待处理有机废气接触到活性炭表面后,气体分子能够迅速吸附、聚集到活性炭表面,以此达到吸附有机废气中污染物质的效果;之后废气会转移至过滤器内实施过滤处理,并向着设备排尘系统方向移动,在确定净化气体高度达标后进行排放。
2.4 液体吸收法
吸收液的选择是液体吸收法的关键步骤,通常吸收液需要具备与废气中的有机物良好的相容性,以便能够有效地吸收和转移有机物,常见的吸收液包括液体石油类物质、表面活性剂和水组成的混合液。近年来,环糊精作为有机卤化物的吸收材料也取得了良好的效果。为了确保废气与吸收液充分接触,需要设计合理的吸收设备,如喷淋塔、填料塔等,这些设备通常具有较大的接触面积和良好的气流分布,以提高吸收效率。在运行过程中,需要控制吸收液的流量、温度和浓度等参数,以优化吸收效果。在进入吸收设备之前,废气可能需要进行预处理,以去除其中的颗粒物、水分和其他杂质,避免这些物质对吸收过程造成干扰。随着吸收过程的进行,吸收液中的有机物的浓度会逐渐升高,导致其吸收能力下降,因此,需要定期对吸收液进行再生处理,如加热、蒸馏等,以去除其中的有机物并恢复其吸收能力,再生后的吸收液可以继续使用,降低处理成本。
2.5 低温等离子体法
在环境工程中,使用低温等离子体法处理有机废气是一种高效且环保的措施,这是由于低温等离子体法通过产生高能电子、离子和自由基等活性粒子,与废气中的有机物发生反应,从而将其转化为无害物质。在对等离子体发生器的设计与运行中,设计并安装合适的等离子体发生器,这些发生器通常通过电场、微波、高频等方式激发气体产生等离子体,在运行过程中,需要控制发生器的功率、频率和气体流量等参数,以产生稳定且高效的等离子体。在进入等离子体反应器之前,废气可能需要进行预处理,以去除其中的颗粒物、水分和其他杂质,有助于确保等离子体与有机物的有效接触,提高处理效果。
结束语
综上所述,有机废气处理是环境工程中需要重点完成的项目内容,相应技术有着极高的应用价值,是降低环境污染问题发生概率及其严重程度的重要措施,在能源与资源回收方面也有较好的作用,实现对企业生产能耗与成本的控制,促使企业的经济效益以及生态效益均有所提高。在环境工程实践中,可以结合实际情况选择适当的有机废气处理技术,包括冷凝回收处理技术、吸附处理技术、催化燃烧处理技术、生物处理技术,合理展开对有机废气处理技术的组合应用,并强化落实其技术要点,提升有机废气处理效果,更好地保护环境与人类健康。