一、制漿造紙廢氣概述
紙是用以書寫、印刷、繪畫或包裝等的片狀纖維制品。通常由經(jīng)過制漿處理的植物纖維的水懸浮液,在網(wǎng)上交錯(cuò)的組合,初步脫水,再經(jīng)壓縮、烘干而成。制漿造紙運(yùn)用化學(xué)方法、機(jī)械方法、或化學(xué)與機(jī)械相結(jié)合的方法,使植物纖維原料分離出纖維而得紙漿的生產(chǎn)過程。在制漿造紙生產(chǎn)過程的各種反應(yīng)、燃料的燃燒過程,會(huì)放出多種廢氣,如帶惡臭味的、揮發(fā)性有機(jī)物氣體,同時(shí)造紙廠污水循壞利用,大量的有機(jī)物沉淀發(fā)酵,引發(fā)污水產(chǎn)生臭氣。在利用植物纖維原料造紙時(shí),在獲得紙張和紙板的同時(shí),也向環(huán)境排放廢水、廢氣、廢渣、廢熱,造成環(huán)境的污染,所以應(yīng)該采取適當(dāng)?shù)沫h(huán)境管理措施和清潔技術(shù),使制漿造紙工業(yè)的環(huán)境影響有所降低,做到符合可持續(xù)發(fā)展的要求。
1.1制漿造紙廢氣來源
制漿造紙工廠向大氣散逸的污染物質(zhì)主要有硫化合物、氯化合物、氮化合物、無機(jī)粉塵、揮發(fā)性有機(jī)化合物等五大類。
(1)硫化物的逸散主要有兩種類型:一種是惡臭氣體,如硫化氫、甲基硫、二甲基硫、二甲基二硫,這種類型的散逸主要來自硫酸鹽法制漿及堿回收過程;另一種類型是氧化硫SOx,主要來自酸性亞硫酸鹽法制漿過程,但也不同程度地來自中性亞硫酸鹽法和重亞硫酸鹽法。
(2)氯化合物逸散量較小,主要是Cl2和ClO2。氯化合物的散逸是“擴(kuò)散型”、即一般不存在特定的點(diǎn)源散逸,而是從儲(chǔ)槽、洗滌機(jī)、地溝等處擴(kuò)散出來。
(3)氮氧化合物主要來自燃料燃燒過程中產(chǎn)生。
(4)無機(jī)粉塵的逸散主要來自回收鍋爐、燃料(油或煤)鍋爐和石灰窯。此類粉塵主要是硫酸鹽和碳酸鹽。
(5)揮發(fā)性有機(jī)化合物主要來自備料車間,如原木的干法剝皮鼓,蔗渣的干法除隨以及草類原料的加工和凈化過程,如來自蒸煮放壓和廢液蒸發(fā)的不凝氣體。
此外,造紙產(chǎn)生的污水、污泥沉淀池也會(huì)因發(fā)酵產(chǎn)生臭氣。
二、制漿造紙廢氣處理方法
制漿造紙廢氣成分復(fù)雜,主要分為粉塵、酸性氣體、惡臭有機(jī)氣體,因此在制漿造紙廢氣處理方法分為酸性氣體處理方法、有機(jī)廢氣處理方法,對(duì)于有機(jī)廢氣處理方法主要有活性炭吸附法、低溫等離子法、UV光解法、生物法和燃燒法。
2.1有機(jī)廢氣處理方法
(1)活性炭吸附法
利用吸附劑(活性碳、硅膠、分子篩等)對(duì)廢氣中有機(jī)組分的高效吸附性能,使廢氣通過吸附劑層后得以凈化。最常用的吸附技術(shù)采用的吸附介質(zhì)是活性炭(棒狀或顆粒活性炭)。吸附法凈化效率高(隨著吸附劑的飽和,凈化效率逐漸降低)、運(yùn)行費(fèi)用高(更換吸附劑的成本非常高)、投資成本低、給環(huán)境帶來固體廢棄物的二次污染。目前主要應(yīng)用于大風(fēng)量、低濃度(≤800mg/m3)、無顆粒物、無粘性物、常溫的低濃度有機(jī)廢氣凈化處理。
(2)低溫等離子法
利用介質(zhì)阻擋放電過程中,等離子體內(nèi)部產(chǎn)生富含極高化學(xué)活性的粒子,如電子、離子、自由基和激發(fā)態(tài)分子等,廢氣中的污染物質(zhì)與這些具有較高能量的活性基團(tuán)發(fā)生反應(yīng),最終轉(zhuǎn)化為CO2 和 H2O 等物質(zhì),從而達(dá)到凈化廢氣的目的。目前市場上很多低溫等離子名義上是電離廢氣,實(shí)際是電離空氣產(chǎn)生臭氧,利用臭氧的強(qiáng)氧化性來進(jìn)行廢氣處理。低溫等離子的放電效果和空氣的濕度有極大的關(guān)系,濕度越大能耗越大,大量能量會(huì)被水分子吸收,從而降低電離效果。使用低溫等離子處理廢氣,廢氣直接經(jīng)過放電系統(tǒng),對(duì)于易燃易爆氣體帶來很大安全隱患,容易造成火災(zāi)等重大安全事故。
(3)UV光解法
通過采用 UV-D 波段內(nèi)的真空紫外線(波長范圍 170-184.9nm),破壞有機(jī)廢氣分子的化學(xué)鍵,使之裂解形成游離狀態(tài)的原子或基團(tuán)(C*、H*、O*等);同時(shí)通過裂解混合空氣中的氧氣,使之形成游離的氧原子并結(jié)合生成臭氧【UV+O2→O-+O*(活性氧) O+O2→O3(臭氧)】。具有強(qiáng)氧化性的臭氧(O3)與有機(jī)廢氣分子被裂解生成的原子發(fā)生氧化反應(yīng),形成 H2O 和 CO2。整個(gè)反應(yīng)過程不超過 0.1 秒,凈化效果與廢氣分子的鍵能、廢氣濃度以及含氧量有關(guān)。整個(gè)凈化過程無需添加任何化學(xué)助劑或者特殊限制條件。
(4)生物法
微生物滴濾設(shè)備主要是通過在適宜的環(huán)境條件下,微生物不斷吸收營養(yǎng)物質(zhì),并按照自己的代謝方式進(jìn)行新陳代謝活動(dòng)。廢氣中生物處理正是利用微生物新陳代謝過程中需要營養(yǎng)物質(zhì)這一特點(diǎn),把廢氣中的臭氣轉(zhuǎn)化成簡單的無機(jī)物如二氧化碳、水,以及細(xì)胞物質(zhì)等。
臭氣源點(diǎn)的臭氣經(jīng)集氣系統(tǒng)負(fù)壓收集后,通過離心風(fēng)機(jī)的抽送,被直接導(dǎo)入預(yù)洗滌—生物過濾池。前段具有有效除塵、調(diào)節(jié)臭氣的濕溫度、消減峰值濃度沖擊、去除部分水溶性物質(zhì)等功能。在后段的多級(jí)生物過濾床內(nèi),通過氣液、液固傳質(zhì)由多種微生物將致臭物質(zhì)降解。
(5)燃燒法
燃燒法只在揮發(fā)性有機(jī)物在高溫及空氣充足的條件下進(jìn)行完全燃燒,分解為CO2和H2O。燃燒法適用于各類有機(jī)廢氣,可以分為直接燃燒、熱力燃燒和催化燃燒。
排放濃度大于5000mg/m³ 的高濃度廢氣一般采用直接燃燒法,該方法將VOCs廢氣作為燃料進(jìn)行燃燒,燃燒溫度一般控制在1100℃,處理效率高,可以達(dá)到95%一99%。
熱力燃燒法適合于處理濃度在1000—5000 mg/m³ 的廢氣,采用熱力燃燒法,廢氣中VOCs濃度較低,需要借助其他燃料或助燃?xì)怏w,熱力燃燒所需的溫度較直接燃燒低,大約為540—820℃。燃燒法處理VOCs廢氣處理效率高,但VOCs廢氣若含有S、N等元素,燃燒后產(chǎn)生的廢氣直接外排會(huì)導(dǎo)致二次污染。
2.2酸性氣體處理方法
廢氣由風(fēng)管引入堿洗塔,經(jīng)過填料層,制漿造紙廢氣中酸性氣體與氫氧化鈉吸收液進(jìn)行氣液兩相充分接觸吸收中和反應(yīng),去除酸性氣體、粉塵、以及易溶于水的廢氣,制漿造紙廢氣經(jīng)過凈化后,再經(jīng)除霧板脫水除霧后進(jìn)入到下一道凈化工序。吸收液在塔底經(jīng)水泵增壓后在塔頂噴淋而下,最后回流至塔底循環(huán)使用。該設(shè)備耐腐蝕,使用壽命長,耗水、耗電指標(biāo)較低,且占地少,安裝方便,易于維護(hù)。
三、制漿造紙廢氣處理工藝與說明
采用活性炭吸附,飽和時(shí)間會(huì)很短,如果不及時(shí)更換活性炭,堵塞的活性炭會(huì)造成排氣系統(tǒng)的失衡,從而影響正常生產(chǎn)甚至引發(fā)安全事故。同時(shí)更換活性炭的工作量很大,產(chǎn)生的廢棄活性炭又形成了新的固廢污染,后期維護(hù)成本高。
采用低溫等離子處理廢氣,廢氣會(huì)直接經(jīng)過放電系統(tǒng),對(duì)于易燃易爆氣體帶來很大安全隱患,容易造成火災(zāi)等重大安全事故。
通過熱力燃燒或者催化燃燒法處理有機(jī)廢氣,其凈化率是比較高的,但是其投資運(yùn)營成本極高。因廢氣排放的點(diǎn)多且分散,很難實(shí)現(xiàn)集中收集。燃燒裝置需要多套且需要很大的占地面積。熱力燃燒比較適合24小時(shí)連續(xù)不斷運(yùn)行且濃度較高而穩(wěn)定的廢氣工況,不適合間斷性的生產(chǎn)產(chǎn)線工況。催化燃燒的投資和運(yùn)營費(fèi)用相對(duì)熱力燃燒較低,但凈化效率也相對(duì)較低一些;但貴金屬催化劑容易因?yàn)閺U氣中的雜質(zhì)(如硫化物)等造成中毒失效,而更換催化劑的費(fèi)用很高;同時(shí)對(duì)廢氣進(jìn)氣條件的控制非常嚴(yán)格,否則會(huì)造成催化燃燒室堵塞而引起安全事故。
UV光解凈化技術(shù)針對(duì)有機(jī)廢氣處理,能有效凈化。不需要添加任何化學(xué)助劑或者特殊限制條件,設(shè)備占地面積小,基本可實(shí)現(xiàn)免維護(hù),運(yùn)行費(fèi)用較燃燒法和低溫等離子法要低,設(shè)備安全、防爆,但現(xiàn)在環(huán)保要求高,不被環(huán)保部門推薦。
生物除臭法是最近一兩年環(huán)保局十分推薦的工藝。這種方法適用的濃度范圍較廣,投資低、運(yùn)行維護(hù)簡單、無二次污染,并且運(yùn)行時(shí)間越長,微生物對(duì)廢氣更適應(yīng),處理效果越好、越穩(wěn)定。微生物降解法這種方法的關(guān)鍵是選擇和培養(yǎng)高效、適用的微生物菌種。
沒有最好的處理工藝,只有最合適的處理工藝。每種處理工藝有自己的優(yōu)缺點(diǎn),我們中仁環(huán)保公司可以根據(jù)客戶的實(shí)際情況給客戶推薦合適的廢氣處理工藝。
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