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VOCS治理臭氧技术解决方案

发布时间:2023-01-10人气:

臭氧技术在废水、烟气和有机废气处理等不同领域都有应用。目前,有机废气处理工艺如低温等离子、光催化等技术,实质也是利用臭氧来分解有机物,从而达到治理的效果。本文提出了一种直接采用臭氧处理有机废气的工艺方案,效率高、投资低、无二次污染。

p14-icon11.png 1 有机废气治理简述

对有机废气治理的方式主要依据其各种成分的化学性质,如果按有机废气的处理形式,也可以把有机废气的治理技术概括为两个部分:浓缩回收以及分解消除。浓缩回收采用的方法包括吸附、吸收、膜分离、冷凝等,通过把有机废气中挥发性有机物进行浓缩之后进一步回收和再生。分解消除则是充分利用热、电、光、等离子体、催化剂以及微生物等手段,把挥发性有机废气彻底分解成二氧化碳和水等物质,实现去毒目的。

目前,对工业有机废气的治理技术相对来说已经比较成熟,各种治理方法层出不穷,但也都存在局限性和适用性的问题。因此,只能统筹考虑废气的性质、种类、净化要求、浓度以及经济性等方方面面的因素,搭配选择几种有机废气治理方式综合运用,才能达到预期的处理目标。

 p14-icon11.png 2 臭氧技术

臭氧是一种强氧化剂,其氧化还原电位达2.07V,氧化能力仅次于氟,是一种氧化能力极强的氧化剂,可用于氧化降解大多数的有机物,包括芳香族化合物、不饱和化合物、难生物降解有机物和具有毒性的危险有机物[1]。臭氧与有机物反应的速度快,使用方便,不会产生二次污染。目前,臭氧技术在废水处理和烟气处理等多方面都有较多的研究和应用。

臭氧氧化技术是一种近年来备受重视的水污染治理新技术,在废水处理过程中,臭氧与有机物的反应是通过两种途径来实现的,一种是利用臭氧分子本身的强氧化能力,直接氧化废水中的有机污染物;另一种是通过生成氧化能力更强的HO•来实现。水中臭氧发生的自分解反应可表示为:

        O3+H2O→2HO•+O2

        O3+OH-→O2-+HO2

        O3+H2O•→O2•+HO•

        O3+HO•→O2+HO2•

        2HO2•→O2+H2O2

从以上反应关系式可以看出,酸性环境下的有机污染物处理主要通过直接氧化实现;而碱性环境下,通过HO•与分子实现,以保证处理效果。现阶段,废水消毒、除色和除臭均可应用臭氧技术。通过对臭氧技术的合理应用,能有效改善水质,降低由后续生化单元造成的冲击负荷,使废水自身具有可生化性,这对各领域废水处理工作有重要现实意义。近几年,因臭氧氧化时会产生十分复杂的不同中间产物,对污染物造成影响,无法彻底去除,所以其在废水处理当中的应用有一定限制。

目前,臭氧技术常用于污水的消毒、除色、除臭、去除有机物和降低COD等。采用臭氧可在一定程度上改善水质,减小后续生化单元的冲击负荷,以提高废水的可生化性,对于制定合理的废水处理策略意义重大。近年来,由于臭氧氧化过程形成复杂的中间产物导致污染物矿化性能较差,难以彻底去除,限制了其在废水处理领域的应用。非均相催化臭氧氧化技术利用固体催化剂促进臭氧降解产生羟基自由基(HO•),可高效去除难降解有机物,同时具有易于回收等技术特点,得到了越来越多的研究关注和工程应用。

除此之外,由于臭氧能对有机废气中的不同污染物进行协同脱除,所以当前正致力于研究在有机废气处理过程中合理应用臭氧技术。在燃煤过程中排出的NOx中,NO体积分数一般可以达到90%~95%。但在x不断增加的情况下,NOx对水的实际溶解度也在明显增加,以NO2、NO3和N2O3为例,它们都具有可溶于水的特性。基于此,如果氧化有机废气当中含有的NO,则能在脱硫塔内实现对SO2等有害废物的有效处理。在低温环境下,NO和臭氧发生的反应可表示为:

        NO+O3→NO2+O2

        NO2+O3→NO3+O2

        NO3+NO2→N2O5

        NO+O+M→NO2+M

        NO2+O→NO3

  通常情况下,臭氧浓度大小、反应时的温度与时间等都会对臭氧作为氧化剂的脱汞效果、脱硝效果及脱硫效果造成影响。因此,确定合适的反应条件,是采用臭氧技术达到理想处理效果的关键所在,同时也是取得良好经济效益与社会效益的前提。

  p14-icon11.png 3 有机废气处理中对臭氧技术的具体应用

  如今,有机废气处理行业正快速兴起,光催化技术和等离子技术等一系列新兴技术得到大范围推广应用,不同处理技术有着不同的基本原理、特点和适用条件。虽然技术多样,但是配套理论及设备往往不够成熟。可见,臭氧仍是有机废气处理领域简单、有效和成熟的方法。

  3.1工艺方法

  臭氧催化法是通过臭氧与催化填料多相混合后与废气发生氧化还原反应。该工艺流程有着多项氧化催化方式(液相、气相的氧化催化还原过程)。处理系统由臭氧主机和臭氧化催化处理罐两大单元组成,臭氧主机产生的臭氧气体导入臭氧催化处理罐内的改性水系统和气相氧化催化处理罐内的永久性催化填料协同与废气发生氧化还原反应,制备得到的O3不仅纯度高且不含其他杂质气体及有害气体,也是安全、经济、便捷的O3制取方式。整个工艺在特制的密闭腔内发生氧化还原、催化反应,整个反应过程安全无害,反应后的更终产物为水和二氧化碳等无异味物质。系统操作简单、快捷且可智能控制。臭氧催化法的操作弹性大,运行维护方便,且耗能低、无耗材、寿命长,催化填料为永久性催化填料,运行费用低,维护便捷。

  3.2工艺流程

  基于臭氧催化法工艺的有机废气处理系统共由两部分构成,其中的臭氧主机能产生满足处理要求的臭氧气体,然后将其输送至分解塔后,与催化填料反应,对有机废气进行充分氧化分解。系统中的有机废气先进入预处理塔,去除废气当中的杂质与酸碱物质,然后在负压的条件下进入一级催化单元,对废气污染因子进行初步分解,再通过引风机进入二级催化单元,进一步分解污染因子,在一级和二级催化单元中,臭氧主机不间断提供满足处理要求的臭氧气体,完成两级催化处理的废气,通过排气筒直接排放。

vocs.jpg

有机废气治理对保护大气环境具有的重要作用和意义,本文以臭氧技术作为主要研究对象,在简单介绍臭氧技术原理、特征的基础上,对其在有机废气治理过程中的具体应用进行分析,以此为臭氧技术发挥理想作用效果提供可靠依据。

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