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气态污染物治理方法有哪些?各自优缺点介绍

环保领域专家
  • 格林斯达环保
  • 擅长:废气处理工艺技术、污水治理工艺技术,专注环保领域13年

气态污染物种类繁多,特性各异,因此应采用的治理方法也各不相同,常用的有:吸收法、吸附法、催化法、燃烧法、冷凝法等。

 

吸收法

吸收法是分离、净化气体混合物z重要的方法之一,在气态污染治理工程中,被广泛用于治理SO2、NOx、氟化物、氯化物等废气。

(1)吸收基本原理

当采用的某种液体处理气体混合物时,在气-液相的接触过程中,气体混合物中的不同组分在同一种液体中的溶解度不同,气体中的一种或数种溶解度大的组分将进入到液相中,从而使气相中各组分相对浓度发生了改变,即混合气体得到分离净化,这个过程称为吸收。用吸收法治理气态污染物即是用适当的液体作为吸收剂,使含有有害组分的废气与其接触,使这些有害组分溶于吸收剂中,气体得到净化。

在用吸收法治理气态污染物的过程中,依据吸收质(被吸收的组分)与吸收剂是否发生化学反应,而将其分为物理吸收与化学吸收。前者在吸收过程中进行的是纯物理溶解过程,如用水吸收CO2或吸收SO2等;而后者在吸收中常伴有明显的化学反应发生,如用碱液吸收CO2,用酸溶液吸收氨等。化学反应的存在增大了吸收的传质系数和吸收推动力,加大了吸收速率,因而在处理以气量大,有害组分浓度低位特点的各种废气时,化学吸收的效果要比物理吸收效果好得多,因此在用吸收法治理气态污染物时,多采用化学吸收法进行。

(2)吸收流程

根据吸收剂与废气在吸收设备内的流动方向,可将吸收工艺分为:

  1. 逆流操作 即在吸收设备中,被吸收气体由下向上流动,而吸收剂则由上向下流动,在气、液逆向流动的接触中完成传质过程;
  2. 并流操作 被吸收气体与吸收剂同时由吸收设备的上部向下部同向流动。
  3. 错流操作 被吸收气体与吸收剂呈交叉方向流动。

在实际的吸收工艺中,一般均采用逆流操作。吸收流程不知可分为循环过程与非循环过程两种。

(3)常用吸收设备

目前工业上常用的吸收设备主要有三大类。

  1. 表面吸收器 凡能使气液两相在固定接触表面上进行吸收操作的设备均称为表面吸收器。属于这种类型的设备有水平表面吸收器、液膜吸收器以及调料塔等。在气态污染物治理中应用z普遍的是调料塔,特别是逆流填料塔。由于在这种类型的塔中,废气在沿塔上升的同时,污染物浓度逐渐下降,而塔顶喷淋的总是较为新鲜的吸收液,因而吸收传质的平均推动力z大,吸收效果好。
  2. 鼓泡式吸收器 在这类吸收器内都有液相连续的鼓泡层,分散的气泡在穿过鼓泡层时有害组分被吸收。属于这一类型的设备有鼓泡塔和各种板式吸收塔。在气态污染物治理中应用较多的是鼓泡塔和筛板塔。
  3. 喷洒式吸收器 这类吸收器是用喷嘴将液体喷射称为许多细小的液滴,或用高速气流的挟带将液体分散为细小的液滴,以增大气-液相的接触面积,完成物质的传递。比较典型的设备是空心喷洒吸收器和文丘里吸收器。

设备结构简单,造价低廉,气体通过的阻力很小,并可吸收含有粘污物及颗粒物的气体,但其吸收效率很低,因此应用受到极大限制。

(4)吸收法特点

采用吸收法治理气态污染物具有工艺成熟、设备简单,一次性投资低等特点,而且只要选择到适宜的吸收剂,对所需净化组分可以具有很高的捕集效率。此外,含尘含湿含粘污物的废气也可同时处理,因而应用范围广泛。但由于吸收是将气体中的有害物质转移到了液体中,这些物质中有些还具有回收价值,因此对吸收液必须进行处理,否则将导致资源的浪费或引起二次污染。

 

吸附法

吸附:吸附是一种固体表面现象。它是利用多孔性固体吸附剂处理气态污染物,使其中的一种或几种组分,在固体吸附剂表面,在分子引力或化学键力的作用下,被吸附在固体表面,从而达到分离的目的。常用的固体吸附剂有焦炭和活性炭等,其中应用z为广泛的是活性炭。

(1)吸附基本原理

由于固体表面上存在着未平衡和未饱和的分子引力或化学键力,因此当此固体表面与气体接触时,就能吸引气体分子,使其浓集并保持在固体表面,这种现象称为吸附。用吸附法治理气态污染物就是利用固体表面的这种性质,使废气与表面的多孔性固体物质相接触,废气中的污染物被吸附在固体表面上,使其与气体混合物分离,达到净化目的。

吸附过程是可逆过程,在吸附组分被吸附的同时,部分已被吸附的组分可因分子热运动而脱离固体表面回到大气中去,这种现象称为脱附。当吸附速度与脱附速度相等时,达到吸附平衡。平衡时,吸附的表面过程停止,吸附剂丧失了继续吸附的能力。在吸附过程接近或达到平衡时,为了恢复吸附剂的吸附能力,需采用一定的方法使吸附组分从吸附剂上解脱下来,谓之吸附剂的再生。吸附法治理气态污染物应包括吸附剂吸附剂再生的全部过程。

根据气体分子与固体表面分子作用力不同,吸附可分为物理吸附和化学吸附。前者是分子间力作用的结果,后者则是分子间形成化学键的结果,当前的吸附治理大多应用的是物理吸附。

(2)吸附流程

实用的吸附流程有多种形式,可依据生产过程的需要进行选择:

  1. 间歇式流程 一般均由单个吸附器组成,只用于废气间歇排放,且排气量较小,排气浓度较低的情况下。吸附饱和后的吸附剂需要再生。当间歇排气的间隔时间大于再生所用时间,可在原吸附器内进行吸附剂的再生;当排气间歇时间小于再生所用时间时,可将器内吸附剂更换,失效吸附剂集中再生。
  2. 半连续式流程 此种流程可用于处理间歇排气也可用于连续排气的场合,是应用z普遍的一种吸附流程。
  3. 连续式流程 应用于连续排出废气的场合,流程一般均由连续操作的流化床吸附器,移动床吸附器等组成。流程特点是在吸附操作进行的同时,不断有吸附剂移除床外进行再生,并不断有新鲜吸附剂或再生吸附剂补充到床内,即吸附与吸附剂的再生是不间断的同时进行。

(3)常用吸附设备

在采用吸附法治理气态污染物时,z常用的设备是固定床吸附器。其他的吸附器形式还有流化床吸附器、移动床吸附器和旋转式吸附器。由于这些设备结构复杂、操作要求高或由于工艺不够成熟,目前在废气治理中应用较少。

(4)吸附法特点

  1. 吸附净化法的净化效率高,特别是对低浓度气体仍具有很强的净化能力,若单纯就净化能力而言,只要吸附剂有足够的用量,那么可以达到任何要求的净化程度。因此吸附法特别适用于排放标准要求严格或有害物浓度低,用其他方法达不到净化要求的气体的净化,常作为深度净化手段或z终控制手段。
  2. 吸附剂在使用一段时间后,吸附能力会明显下降乃z丧失,因此要不断的对失效吸附剂进行再生。通过再生,可以使吸附剂重复使用,降低吸附费用;还可以回收有用物质。但再生需要有专门的设备和系统供应蒸汽、热空气等再生介质

使设备费用和操作费用大幅度增加,并且使整个吸附操作繁杂,因此这是限制吸附法更广泛使用的一个主要原因。为了不使再生过程过于频繁,对高浓度气的净化不宜采用吸附法。


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