碱液喷淋在污水处理废气治理中的应用与影响
摘要：针对某制药厂污水处理废气,设计了喷淋预处理+干式过滤+吸附浓缩+催化氧化的处理系统,研究了采用碱液喷淋预处理时对去除效率和系统安全的影响。根据结果得出:碱液喷淋预处理对废气中H2S有明显的去除效果,并能有效促进H2S在活性炭表面的吸附;喷淋过程本身对废气中的VOCs有一定的去除能力,对VOCs在活性炭样品上的吸附性能影响不大;碱液喷淋还对催化剂硫中毒有一定的抑制作用。实验条件下,喷淋液p H最佳控制点在9.5~10之间,既可有效控制污染物排放,又可保证活性炭起燃温度满足安全运行要求。
为满足日益提高的环保要求，我国城市和工业污水处理设备的覆盖率逐步的提升。水处理设施在运行过程中会产生大量恶臭废气，其主要成分一是H2S和氨等无机化合物，二是各类醇、有机酸及醛等挥发性有机物( VOCs) ，若处理不当会对环境质量和人民生活产生不可忽视的影响。为保证良好的生存空间及人们身体健康，有效控制污水处理废气污染成为亟待解决的问题。
目前污水处理废气处理技术发展较快、种类非常之多，根据其基础原理加以分类，主要有化学氧化法、物理分离法、生物法、光( 催化) 氧化法等。其中，组合工艺“吸附浓缩+ 催化氧化联合工艺”具有运行温度低、处理速度快、处理量大，且不产生二次污染等优点，是目前最具应用前景的污水处理废气处理工艺之一。
当采用该工艺去除污水处理厂废气时，为降低后续处理工艺的处理压力，需要初步去除气相中的H2S 酸性气体和气溶胶类物质，此时可采用碱液喷淋吸收的预处理方式。但碱液喷淋过程本身会将部分碱液及水分引入处理系统，不可避免的会对吸附及催化氧化等后续处理单元产生一定的影响。但目前将碱液喷淋工艺作为废气治理的前处理选择时，对喷淋过程本身的处理效果关注较多，而关于喷淋预处理对后续处理单元的影响研究较少。
文章针对某制药厂污水处理废气，设计了“碱液喷淋预处理+ 干式过滤+ 吸附浓缩+ 催化燃烧”的处理系统，对采用碱液喷淋预处理时对整个处理系统的影响进行了研究，以期为工程上相关废气治理工艺的选择和设计提供参考依据。
该污水处理站采用的处理工艺为“电化学+生化处理”，废气大多数来自为集水池、调节池、沉淀池、水解酸化池、生化池构筑物，主要成分为挥发性有机物( 包括非甲烷总烃、有机硫化物等) 、甲烷、硫化氢等。废气中硫化氢浓度约为17～22mg /m3，挥发性有机物( VOCs) 浓度约为34 ～45 mg /m3。根据《城镇污水处理厂臭气处理作业规程》计算，确定废弃净化处理风量为10000m3/h。废弃净化处理工艺流程，见图1。
工艺产生的废气首先经负压收集后通过管道输送至预处理系统。该系统主要设备为化学喷淋吸收塔及其配套的碱液加药系统、吸收液循环泵和除雾器等; 随后采用二级干式过滤进一步去除废气中的粉尘及粘性物质。经过预处理后的废气进入活性碳吸附浓缩及催化燃烧工艺。吸附剂采用普通市售煤质蜂窝状活性炭，装填量为1m3/箱。实验所用喷淋塔采用逆流循环式; UPVC 材质，塔内设聚丙烯鲍尔环填料，塔顶设除雾器; 液气比为1，空塔风速V=2m/s。
实验采用连续流实验和批处理实验相结合的办法来进行。将氢氧化钠溶于水制得实验所用吸收液，采用2mol /L 氢氧化钠溶液和2mol /L 硫酸溶液对吸收液pH值进行调节。为保证吸收液的pH值稳定，加入一定量的NaCO3作为缓冲剂。
废气中H2S、VOCs的浓度数据分别由GASTiger6000挥发性有机物光离子化检测仪和硫化氢气体检测仪测定。吸附剂表面pH采用ASTM标准方法D3838测定。
保持喷淋液温度和喷淋量不变，待工艺系统运行稳定，H2S和VOCs的初始浓度分别维持在20和40mg /m3时，调整喷淋液pH大小，检测喷淋液pH 对H2S和VOCs去除效果的影响，结果见图2。
图2可见，碱液喷淋预处理过程对废气中H2S有明显的去除效果。随着喷淋液pH值的升高，预处理过程对H2S的去除率逐渐升高，至pH9.5时，去除率达到66%。由于碱液对H2S的吸收主要受气相传质控制，进一步提升pH对去除效果影响不大。喷淋预处理对VOCs 也有约20%的去除能力，但受喷淋液pH影响不大。
采用活性炭吸附富集+ 脱附再生工艺处理含H2S废气时，H2S易在活性炭表面氧化生成单质硫从而沉积下来，正常状态下很难通过脱附去除，进而影响活性炭的常规使用的寿命和系统安全。未解决这一问题，工程上有时需将污水站废气经均化罐均化后直接引入催化氧化系统，造成投资和运行的成本的增加。经过碱液喷淋预处理，可将废气中H2S浓度降至7mg /m3以下，经除雾和过滤系统去除水分后，可满足采用“活性炭吸附浓缩+ 催化燃烧”工艺的要求。活性炭吸附浓缩系统按最低浓缩倍率为10计算，可将催化氧化系统模块设计处理量降至原来的10%，投资运行的成本大为降低。
对活性炭吸附浓缩系统，选择吸附用活性炭时，往往更关注比表面积、孔容积、孔径，较少考虑活性炭的表面化学性质。但对于H2S类的强极性、酸性物质，其吸附过程还受到活性炭表面官能团的影响。在吸附过程中，当存在液相的NaOH时，会对活性炭表明上进行改性，增加表面碱性吸附点位，从而有利于H2S的吸附转化。但相应的，这一改性过程会减少吸附剂表面非极性吸附点位的数量，不利于VOC的吸附。为了验证喷淋预处理对吸附过程的影响，保持工艺系统其它参数不变，调整预处理喷淋液pH，分别测定吸附箱进口浓度(c0) 和出口浓度( c) ，绘制碱液喷淋时H2S和VOCs在活性炭上的吸附曲线。
同时测定喷淋液中NaOH 浓度( 以pH 表示) 与活性炭样品表面pH的之间的关系，结果见表1。
当未进行喷淋预处理时，普通活性炭由于对H2S的吸附主要为物理吸附，吸附较慢。此时H2S 的穿透时间约为1200min，去除率可达到83%左右，并没有表现出较强的H2S吸附能力。开启碱液喷淋后，H2S气体的穿透曲线与穿透时间都向后推迟，根本原因是碱液喷淋预处理使活性炭样品表面的碱性官能团增多，更易吸附极性的H2S分子，这与活性炭表面pH的变化一致( 表1) 。当喷淋液pH=10时，达到最大吸附能力，此时H2S的穿透时间和去除率分别为1600min和90%。当喷淋液pH>
10 时，由于固态物质在活性炭表面的沉积，进一步增加pH并不能增加H2S在活性炭表面的吸附，这与Bagreev 在实验室内的研究一致。
从图4 能够准确的看出，相对于H2S，喷淋预处理对活性炭样品吸附VOCs的影响较小，仅在pH为5.8和11时出现穿透曲线的少量前移。一般认为，活性炭对有机物的吸附大致上可以分为物理吸附和化学吸附两大类。物理吸附的作用力是VanderWaals力，主要是色散力，受温度、压力和表面积的大小影响。化学吸附主要是吸附质固体表面原子或分子有电子的转移、交换或共有，从而形成化学键( 或生成表面配位化合物) 。化学吸附的程度与吸附剂表面的表面化学基团相关。喷淋预处理通过改性作用造成了活性炭比表面积的减少与表面化学基团的增加，前者降低了非极性分子的吸附，而后者有利于极性分子的吸附。在两者的共同作用下活性炭样品对VOCs的吸附性能没有明显变化。
活性炭具有很大的比表面积，表明吸附孔的孔壁很薄，有时甚至只有几个原子的厚度。这种情况下，活性炭表面C 与O 的放热反应很容易受到NaOH 的推动作用影响( 式( 1)～式( 2) ) ，导致活性炭起燃温度的降低。
该项实验对模拟不同NaOH浓度喷淋状态下的活性炭起燃温度进行了测定，并与新鲜活性炭进行了对比，结果见图5。
从图5看出，NaOH的存在降低了活性炭的起燃温度。未进行喷淋预处理时，活性炭起燃温度约为535 ℃，当喷淋液pH
在催化氧化系统中，硫是使催化剂中毒的最常见物质之一。气相中存在H2S时，H2S首先被氧化成SO2和SO3，进一步和金属氧化物反应形成金属硫酸盐，硫酸盐存留在催化剂表面易导致催化剂失活。根据文中及相关研究，未进行碱液喷淋预处理时活性炭表面的pH较低，H2S的分解及氧化受一定的影响，多以分子形态存在，解吸时会随脱附气流进入催化氧化箱造成催化剂的中毒。而采用碱液喷淋预处理后，活性炭表面pH升高，H2S在活性炭表面发生氧化反应，或生成硫氧化物随废气排出( pH为中性或偏酸性) ，或生成单质硫或硫氧化物沉积在活性炭表面( 强碱性环境)，因而会对催化剂的使用产生一定的保护作用。
在实验中，当喷液pH 在8～11.5之间时，无论是吸附过程还是其后的解吸及催化氧化过程，并未在尾气中检测出SO2，说明硫元素在活性炭表面的氧化比较彻底且产物以单质硫为主。一般认为，单质硫对环境的污染要小于硫酸或硫氧化物。
随着喷淋液pH值的进一步升高，部分碱金属会随着喷淋过程中产生的飞沫进入催化箱，碱金属也易造成催化剂的中毒，可通过采用密闭性好的挡板门，严格隔离主风机通路与解吸风机通路的方法解决。实验中采取以上措施后，控制喷淋液pH在9.5～10以下，经过近6个月的运行，未检测到催化剂催化性能的降低，说明喷淋预处理对催化氧化系统的影响在可控范围内。
采用碱液喷淋预处理可大大降低污水处理废气中H2S含量，同时会促进活性炭对H2S 的吸附。喷淋预处理通过改性作用造成了活性炭比表面积的减少与表面化学基团的增加，前者降低了非极性分子的吸附，而后者有利于极性分子的吸附。在两者的共同作用下活性炭样品对VOCs的吸附性能没有显著提升。碱液喷淋预处理喷淋液的最佳pH范围为9.5～10.0。此时，在实验条件下，H2S的穿透时间和去除率分别为1600min和90%，VOCs的吸附曲线与新鲜活性炭保持一致。在该pH范围内，经过一段时间的运行后，未检测到催化剂催化性能的降低，活性炭表面pH由7. 0提高到9.0，活性炭起燃点由535℃降至520℃，对工艺安全的影响在可接受范围内。
特别声明：北极星转载其他网站内容，出于传递更加多信息而非盈利之目的，同时并不意味着赞成其观点或证实其描述，内容仅供参考。版权属于原本的作者所有，若有侵权，请联系我们删除。
2024年1月2号，安徽省生态环境厅、安徽省发展和改革委员等六个部门联合印发了《安徽省低挥发性有机物含量原辅材料替代工作方案》。《工作方案》明确工作目标为，到2025年底前，推进汽车整车制造、木质家具、汽车零部件、工程机械、钢结构、船舶制造等领域3100余家重点企业实施低VOCs含量涂料源头替代及
中国招标投标公共服务平台发布蓬莱中柏京鲁船业有限公司喷涂车间挥发性有机物治理设备提标改造项目招标公告，项目位于山东省烟台市蓬莱区。详情如下：
江西省生态环境厅发布区域标准《挥发性有机物污染防治技术指南（试行）第1部分：表面涂装行业（征求意见稿）》。本指南一般适用于表面涂装行业，最重要的包含《国民经济行业分类》（GB/T4754-2017）中：家具制造业（C21）、金属制作的产品业（C33）、通用设备制造业（C34)、专用设备制造业（C35）、汽车制造业（C
日前，北京市市场监督管理局批准发布了区域标准《挥发性有机物车载移动监测与评价技术规范》（DB11/T2174-2023），标准将于2024年4月1日起实施。本文件规定了挥发性有机物车载移动监测系统、技术性能要求及检测的新方法、质量控制与质量保证、数据统计要求和监测结果评价等。本文件适用于工业园区或重点地
日前，湖南郴州政府官网发布《郴州市“十四五”节能减排行动方案》，《方案》提出，通过实施重点行业绿色升级行动、园区节能环保提升行动、城镇绿色节能改造行动、交通物流节能减排行动、农业农村节能减排行动、公共机构能效提升行动、重点区域污染物减排行动、煤炭清洁高效利用行动、挥发性有机物综合
中国政府采购网发布黑河市挥发性有机物（VOCs）执法能力建设项目招标公告，项目预算450万元。一、项目基本情况项目编号：[231101]HHSC[GK]20230009项目名称：黑河市挥发性有机物（VOCs）执法能力建设项目采购方式：公开对外招标预算金额：4,500,000.00元采购需求：合同包1(黑河市挥发性有机物（VOCs）执法
珠海市生态环境局印发珠海市2023年VOCs企业分级名录，共有114家公司参与评级，详情如下：珠海市生态环境局关于印发珠海市2023年VOCs企业分级名录的通知局机关各科室、直属各单位、各分局：为深化我市挥发性有机物(VOCs)污染防治，提升全市VOCs治理的科学性、针对性和有效性，根据《关于开展涉挥发性有
生态环境部等18部门联合印发《京津冀及周边地区、汾渭平原2023-2024年秋冬季大气污染综合治理攻坚方案》，其中提出以减少重污染天气和降低细颗粒物（PM2.5）浓度为主要目标，强化多污染物协同控制，持续开展秋冬季大气污染综合治理攻坚行动。坚持问题导向，突出精准治污、科学治污、依法治污，有序推进
为全面贯彻党的二十大精神，快速推进新型工业化，更好地发挥规范条件引领技术进步、推动绿色发展、促进转变发展方式与经济转型的作用，工信部发布《印染行业规范条件（2023版）》。要求企业要采用技术先进、绿色低碳的工艺装备，禁止使用有关政策文件明确的淘汰类工艺装备，主要工艺参数应实现在线检测和自动控制。企业
近日，山东省生态环境厅公示了第一批低挥发性原辅材料替代企业豁免挥发性有机物末端治理企业名单，拟将永丰余纸业（青岛）有限公司等6家企业为第一批豁免企业，涉及印刷业和工业涂装行业。
12月12日，上海市生态环境局等部门印发《长三角区域污染物总量协同控制实施方案》的通知，提出，到2025年，长三角区域氮氧化物（NOx）和挥发性有机物（VOCs）重点工程减排量累计分别达到23.10万吨和16.25万吨，长三角区域化学需氧量（COD）和氨氮（NH3-N）重点工程减排量累计分别达到34.71万吨和1.92万
华润集团守正电子招标采购平台发布华润怡宝饮料(中国)有限公司武夷山工厂净化工程和废弃净化处理招标公告：华润守正招标有限公司受招标人委托，对华润怡宝（本部）2024年度第3批招标华润怡宝饮料(中国)有限公司武夷山工厂净化工程和废弃净化处理进行公开招标。一、项目基本情况招标人：华润怡宝饮料（中国）有
中国招标投标公共服务平台发布中冶新材料项目二期VOC有机废弃净化处理成套设备设计、供货、安装、调试、相关服务及一期相关设施改造项目中标候选人公示，宇星科技发展（深圳）有限公司预中标，投标报价598万元。
中国石油招标投标网发布大庆石化分公司塑料厂新建RTO废气处理设施蓄热焚烧装置设备采购招标公告，项目限价1900万。1.招标条件本招标项目中国石油天然气股份有限公司大庆石化分公司蓄热焚烧装置招标人为中国昆仑工程有限公司，招标项目资金来自中国昆仑工程有限公司，出资比例为100%。该项目已具备招标
东营市公共资源交易买卖平台发布海上风电大部件产业园项目滚涂房废气处理系统采购及安装项目招标公告：一、招标条件本招标项目海上风电大部件产业园项目已在山东省投资项目在线），招标人为中建八局（东营）建设工程有限公司，资产金额来源为建筑设计企业自筹。项目已具
中国石油招标投标网发布中国石油广西石化一体化转型升级项目-12万吨年溶聚丁苯橡胶（SSBR）装置废气处理设施成套设备采购招标公告：1.招标条件本招标项目中国石油广西石化一体化转型升级项目-12万吨年溶聚丁苯橡胶（SSBR）装置废气处理设施成套设备采购，招标人为兰州寰球工程有限公司，招标项目资金来
中国石油招标投标网发布大庆石化分公司塑料厂新建RTO废气处理设施蓄热焚烧装置设备采购招标公告：1.招标条件本招标项目中国石油天然气股份有限公司大庆石化分公司蓄热焚烧装置招标人为中国昆仑工程有限公司，招标项目资金来自中国昆仑工程有限公司，出资比例为100%。该项目已具备招标条件，现对蓄热焚
铜陵有色电子采购系统平台发布铜陵金泰化工股份有限公司工业废气处理设备评标结果公示，福建卫东环保股份有限公司单位为第一预中标单位。该项目需要1台套两级催化燃烧装置以及1台套活性炭吸附装置。
华润集团守正电子招标采购平台发布华润怡宝饮料(中国)有限公司（河源）万绿湖工厂净化工程和废气处理中标结果公告，四川林奥科技有限公司报价8035225.18元中标。该项目招标内容包含四条高速水线L水线吹瓶机排气罩及VOCs废气处理工程、注坯车间VOCS废气处理工程、油墨喷码机废气处理工程等。
青海省公共资源交易网发布中复神鹰碳纤维西宁有限公司“年产14000吨高性能碳纤维及配套原丝项目”项下设备采购项目（第三十九批-原丝上油、烘干段新增废气处理装置）标段一中标候选人公示，邵阳中力纺织机械技术有限公司排名第一，报价988.8万元。
中国石油招标投标网发布辽阳石化分公司三箱式RTO蓄热式氧化废气处理装置采购招标公告：1.招标条件本招标项目招标人为中国石油天然气股份有限公司辽阳石化分公司，招标项目资金已落实。该项目已具备招标条件，现对辽阳石化分公司三箱式RTO蓄热式氧化废气处理装置采购项目进行公开对外招标。2.项目概况与招标
铜陵有色电子采购系统平台发布铜陵金泰化工股份有限公司工业废气处理设备（二次）招标公告，该项目需要1台套两级催化燃烧装置以及1台套活性炭吸附装置。铜陵金泰化工股份有限公司现面向国内公开招标采购工业废气处理设备，并拟与中标供应商就该设备采购、售后服务及备件供应等事宜建立长期合作伙伴关系
中国招标投标公共服务平台发布瀚蓝（厦门）固废处理有限公司铝灰车间及物化车间废气治理系统分子筛沸石转轮及附件采购公告，采购内容为分子筛沸石转轮及附件，项目预算490万元。
中国环保产业协会发布《2023年有机废气治理行业评述及2024年发展展望》，详情如下：为及时反映生态环保产业过往一年的发展动态，预测新一年的发展的新趋势，我会组织各分支机构编写了《2023年行业评述及2024年发展展望》，供环保企业和事业单位、专家和管理者参考。（本文为《2023年有机废气治理行业评述及2024
东风电子采购平台发布东风车轮智能工厂涂装废气治理招标公告，详情如下：1.招标条件本招标项目东风车轮智能工厂涂装废气治理（项目名称）招标人为东风汽车底盘系统有限公司，招标项目资金来自企业自筹（资产金额来源），出资比例为100%。该项目已具备招标条件，现对东风车轮智能工厂涂装废气治理（设备名称
中国招标投标公共服务平台发布福建省青山纸业股份有限公司环保提升高浓废气治理项目（高浓废气、汽提气）（EPC）标段招标公告：1招标公告内容招标公告（招标编号：FJTP-FJTC231256227）1.招标条件本招标项目福建省青山纸业股份有限公司环保提升高浓废气治理项目（高浓废气、汽提气）（EPC）已批准建设
中煤招标与采购网发布中煤平朔集团露天设备维修公司废气治理装置设备采购项目招标公告，招标内容包含喷漆废气收集+活性炭吸附浓缩装置4套；CO催化氧化脱附处理装置1套。1.招标条件本招标项目为中煤平朔集团露天设备维修公司废气治理装置设备采购项目，招标人为中煤平朔集团有限公司，项目编号为CCTC102
河北省招标投标公共服务平台发布华北制药特色合成药物基地项目废气治理系统采购中标候选人公示，江苏齐清环境科技有限公司预中标，报价5784733元。该项目招标范围包含华北制药特色合成药物基地项目废气治理系统采购，包括废气收集、预处理、治理的工艺方案制定、设计、设备选型制造、设备运输、施工安
中国一汽电子招标采购交易平台发布中国第一汽车股份有限公司新能源动力总成工厂新能源电池电驱基地VOCs废气治理设施采购招标公告，采购内容包含活性炭吸附脱附设备、催化燃烧CO设备等。1.招标条件本招标项目招标人为中国第一汽车股份有限公司，招标项目资金来自企业自筹,出资比例为100%。该项目已具备
中招联合招标采购网发布上海江南长兴造船有限责任公司LNG项目建造能力提升项目沸石转轮+CO有机废气治理装置-中标候选人公示，中国船舶集团有限公司第七〇四研究所报价1052.8万预中标。
内蒙古自治区生态环境厅12月7日公示2024年大气污染防治资金拟支持项目，神舟生物科技有限责任公司菌渣车间VOCs废气治理项目等34个项目获资金支持，合计25332万元。关于对内蒙古自治区2024年大气污染防治资金拟支持项目的公示按照《中央对地方专项转移支付管理办法》（财预〔2015〕230号）、《大气污染
中国招标投标公共服务平台发布江苏海企化工仓储股份有限公司废气治理提升机组系统采购安装及相关服务招标公告，本次废气治理提升机组指招标人废气治理提升项目中的废气末端达标处理设施，含整套机组及配套系统的优化设计、供货、安装、调试等全过程。要求主处理工艺原理为蓄热式催化氧化（RCO）。
中国华电集团电子商务平台发布华电重工机械有限公司VOCs废气治理（沸石转轮RTO）成套设备采购中标公示，北京东方昊为工业装备有限公司预中标，投标报价443.42万元。
