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      噴淋活性炭吸附法在家具行業VOCs治理中的應用

      點擊數:104 發布時間:2019/7/2 來源:廣東化工 胡燕萍

      家具廠在生產家具的過程中,噴涂工序均不可避免地產生大量揮發性有機物(VOCs),若不對其進行處理,將對周邊環境造成嚴重影響。廣東某家具廠主要產品為木質家具,有機....
      家具廠在生產家具的過程中,噴涂工序均不可避免地產生大量揮發性有機物(VOCs),若不對其進行處理,將對周邊環境造成嚴重影響。廣東某家具廠主要產品為木質家具,有機廢氣產生源為噴漆房,原有處理工藝僅為水簾柜噴淋除霧,不能滿足相關環境標準的要求,廠方希望對這種狀況進行徹底整改。

      由于噴漆廢氣中涉及VOCs成分復雜,具有排放濃度較低(一般<200mg/m3)、含大量漆霧粉塵等特點,治理難度較大,經工藝比選采取了噴淋-活性炭吸附組合工藝對其進行綜合治理。

      1工藝比選

      工業上常用的有機廢氣凈化方法有吸收法、吸附法、冷凝法、生物法、光催化降解、燃燒法等。

      吸收法是選用合適的液體吸收劑吸收去除氣態污染物,如水中加入酸堿液體、表面活性劑等制成吸收劑,將有機污染物進行吸收從而得到凈化,對甲苯等凈化效率可高達91.26%[1]。通常采用的設備為填料塔或噴淋塔。

      吸附法主要利用多孔性吸附材料來吸附廢氣中的污染物,吸附劑種類繁多。家具行業最常用的吸附劑是活性炭,具有性能穩定、抗腐蝕等優點,能適用于吸收大風量、低濃度的有機廢氣。

      工業上常用的是固定床吸附裝置,優點是設備結構簡單,操作方便,吸附劑磨損小,缺點是需定期更換吸附劑。

      冷凝法是將廢氣直接冷凝或吸附濃縮后冷凝,分離回收有價值的有機物,多適用于濃度高、有回收價值的有機廢氣處理。

      生物法是將廢氣與微生物接觸,被微生物捕獲降解、氧化,使污染物分解成無害的無機物。由于有機廢氣中的成分在水中溶解度較低,氣液相傳質存在較大阻力,微生物處理效率較低[2],目前家具行業上的應用實例較少,技術上有待探索和完善。

      光催化降解技術主要是利用催化劑的光催化活性,氧化吸附在催化劑表面的目標污染物,以實現VOCs的降解,適用于處理低濃度、大風量氣體。然而光催化降解產物主要為親水性VOCs[3],形成二次污染物,其處理效率有待提高。

      燃燒法是將廢氣中的有機物燃燒氧化,徹底轉換成CO2和H2O以達到凈化的目的。燃燒法可分為直接燃燒、熱力燃燒、催化燃燒、蓄熱燃燒等類型。高濃度可燃有機廢氣可采用直接燃燒法,低濃度有機廢氣若采用燃燒法須額外補充熱能或采用蓄熱燃燒法。相對而言,燃燒法的初期投資和運行費用較高,在家具行業應用較少。

      家具廠使用的油漆在調漆時須添加色精、固化劑和稀釋劑等助劑,成分復雜,張斌[4]檢測油漆廢氣化學成分中主要有苯系物(46.8%)和烷烴(27.2%),其中含量高的有甲苯、乙苯、二甲苯、辛烷、壬烷等,且噴漆廢氣中含大量的漆霧粉塵,粉塵粒徑較小,絕大部分在10μm以下。

      基于噴漆廢氣的多相屬性和復雜成分,單一處理方式難以取得理想的凈化效率,擬采用組合工藝處理噴漆廢氣。考慮到投資和占地、改造難度及工藝的成熟性,本工程采取了噴淋-活性炭吸附的組合工藝處理噴漆廢氣。

      2工藝介紹

      本工程將保留原有的水簾柜裝置,噴漆廢氣在通過水簾柜裝置攔阻較大顆粒的漆霧后,進入旋流板+填料組合噴淋塔。噴淋塔中投加堿性專用除漆劑,促使漆粒形成較大的基團并沉降下來,同時噴淋液也可以吸收一定量的VOCs。

      有機廢氣經噴淋塔處理后,經干式過濾器除濕處理后,進入活性炭吸附裝置。利用多孔性活性炭吸附劑的吸附作用,脫除廢氣中的VOCs,經凈化后的氣體通過15m高的排氣筒排放。

      2.1設計參數

      設計風量:為保證噴漆廢氣的收集效率,根據噴漆房的規模,3臺設備設計風量分別為20000m3/h、25000m3/h、35000m3/h。

      廢氣成分:VOCs濃度<200mg/m3。

      廢氣溫度:常溫。

      生產時間:每天8h。

      排放標準:執行《家具制造行業揮發性有機化合物排放標準》(DB44814-2010),即苯≤1mg/m3,甲苯和二甲苯合計≤20mg/m3,總VOCs≤30mg/m3。

      2.2主要設備

      以其中一套設備為例,介紹主要設備參數如下:

      噴淋塔:設計風量35000m3/h,塔徑、塔高為φ2.6m×5.8m,塔板層數為1層旋流板+2層填料+1層除霧,設計空塔氣速1.5m/s,液氣比2L/m3,循環液量60m3/h。

      活性炭吸附裝置:設計風量35000m3/h,空塔風速0.5~1.0m/s,選擇顆粒狀的活性炭作為吸附劑,裝炭量4m3。

      3運行效果分析

      有機廢氣凈化設施運行半年后,根據環境監測站的監測結果對其凈化效果進行分析,分析結果見表1所示。廢氣進口測點位于噴淋塔前部管道,出口測點位于排氣筒上,苯系物和VOCs的測定采用氣相色譜法。

      為保證噴漆房的有機廢氣收集率,凈化設施的設計風量一般較大,VOCs的濃度較低(30.62~111.73mg/Nm3),凈化后VOCs排放濃度為12.23~23.79mg/Nm3,苯排放濃度為0.07~1.57mg/Nm3,甲苯與二甲苯排放濃度為11.03~95.09mg/Nm3,排放濃度可滿足《家具制造行業揮發性有機化合物排放標準》(DB44-814-2010)要求。

      表1環保設施的凈化率


      4技術經濟分析

      3臺設備的總設計風量為80000Nm3/h,總風機功率100kW,每天運行8小時,每年運行300天。過濾材料每年更換50次,每臺每次8m2。人工費按2000元/月計算。運行費用見表2。

      表2環保設施運行費用


      從表中可知,該廠有機廢氣凈化設施年運行費用為13.464萬元,每萬立方米廢氣的處理費用僅為8.12元,運行費用中主要的支出為電費(45%),其次為過濾材料費(22%)和人工費(18%)。

      5結語

      家具廠采用噴淋-活性炭吸附組合工藝處理噴漆廢氣,處理效率為69%~86%,處理后廢氣排放濃度可滿足廣東省地方標準。該法對處理大風量低濃度的噴漆廢氣凈化效果理想,無二次污染,具有經濟技術可行性。

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