實(shí)驗(yàn)室廢氣處理技術(shù)及應(yīng)用
相關(guān)法律法規(guī)
1988年6月,由全國(guó)人民代表大會(huì)常務(wù)委員發(fā)布的《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》開(kāi)始實(shí)施,是為保護(hù)和改善環(huán)境,防治大氣污染,保障公眾健康,推進(jìn)生態(tài)文明建設(shè),促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展制定。并且于2018年又做出了修改,根據(jù)2018修訂版:
第六條 國(guó)家鼓勵(lì)和支持大氣污染防治科學(xué)技術(shù)研究,開(kāi)展對(duì)大氣污染來(lái)源及其變化趨勢(shì)的分析,推廣先進(jìn)適用的大氣污染防治技術(shù)和裝備,促進(jìn)科技成果轉(zhuǎn)化,發(fā)揮科學(xué)技術(shù)在大氣污染防治中的支撐作用。
第二十四條 企業(yè)事業(yè)單位和其他生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)者應(yīng)當(dāng)按照國(guó)家有關(guān)規(guī)定和監(jiān)測(cè)規(guī)范,對(duì)其排放的工業(yè)廢氣和本法第七十八條規(guī)定名錄中所列有毒有害大氣污染物進(jìn)行監(jiān)測(cè),并保存原始監(jiān)測(cè)記錄。其中,重點(diǎn)排污單位應(yīng)當(dāng)安裝、使用大氣污染物排放自動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備,與生態(tài)環(huán)境主管部門(mén)的監(jiān)控設(shè)備聯(lián)網(wǎng),保證監(jiān)測(cè)設(shè)備正常運(yùn)行并依法公開(kāi)排放信息。監(jiān)測(cè)的具體辦法和重點(diǎn)排污單位的條件由國(guó)務(wù)院生態(tài)環(huán)境主管部門(mén)規(guī)定。
針對(duì)法律規(guī)定,對(duì)于廢氣排放的要求更多是針對(duì)生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)類企業(yè),對(duì)科研實(shí)驗(yàn)室的要求并不嚴(yán)格。2016年以前,江蘇省高校廢氣污染控制處于無(wú)人監(jiān)管狀態(tài),實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)生的廢氣多為無(wú)組織排放或者經(jīng)排風(fēng)柜等方式收集后直排。實(shí)驗(yàn)室排放的各類有機(jī)和無(wú)機(jī)廢氣通過(guò)復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)容易生成PM2.5二次顆粒物和O?,影響環(huán)境空氣質(zhì)量的提升[1]。
近年來(lái),高校實(shí)驗(yàn)室因廢氣污染控制問(wèn)題被環(huán)境主管部門(mén)處罰日益增多,隨著環(huán)保政策的進(jìn)一步收嚴(yán),高校實(shí)驗(yàn)室在廢氣污染控制上投入了較多人力物力,但成效并不理想。隨著環(huán)保政策的不斷完善,科技研發(fā)工作的投入加大,科研實(shí)驗(yàn)室數(shù)量逐漸增多,實(shí)驗(yàn)室廢氣污染引起了環(huán)保部門(mén)的高度重視,已成為科研實(shí)驗(yàn)室管理體系的考核項(xiàng)目之一[1]。
《大氣污染物綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》、《惡臭污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》等主要是對(duì)各類氣態(tài)污染物的排放量(允許排放濃度)進(jìn)行限值規(guī)定。對(duì)于污染物的防治,我們首先應(yīng)當(dāng)考慮從源頭控制的原則,避免無(wú)組織排放,盡可能使用局部排風(fēng)設(shè)備。其次,應(yīng)針對(duì)不同的氣體進(jìn)行分類處理,比如有機(jī)與無(wú)機(jī)、化學(xué)與生物等,這也是現(xiàn)代科研實(shí)驗(yàn)室建設(shè)的切實(shí)需求。
江蘇省市場(chǎng)監(jiān)督管理局于2023-3-23發(fā)布《實(shí)驗(yàn)室廢氣污染控制技術(shù)規(guī)范》
5.3有廢氣產(chǎn)生的實(shí)驗(yàn)設(shè)備和操作工位宜設(shè)置在排風(fēng)柜中,進(jìn)行操作時(shí)排風(fēng)柜應(yīng)正常開(kāi)啟,操作口平均面風(fēng)速不宜低于0.4m/s。
6.1實(shí)驗(yàn)室單位應(yīng)根據(jù)廢氣特性選用適用的凈化技術(shù),常見(jiàn)的有吸附法、吸收法等。有機(jī)廢氣可采用吸附法進(jìn)行處理,采用吸附法時(shí),宜采用原位再生等廢吸附劑產(chǎn)生量較低的技術(shù);無(wú)機(jī)廢氣可采用吸收法或吸附法進(jìn)行處理;混合廢氣宜采取組合式凈化技術(shù)。根據(jù)技術(shù)發(fā)展鼓勵(lì)采用更加高效的技術(shù)手段。并根據(jù)實(shí)際情況采取適當(dāng)?shù)念A(yù)處理措施,符合 HJ 2000 的要求。
實(shí)驗(yàn)室廢氣處理技術(shù)簡(jiǎn)述
常見(jiàn)的廢氣治理措施分為回收法和消除法兩大類,其中回收法處理工藝主要有吸附、吸收、膜分離法等;消除法處理工藝有生物法、低溫等離子和燃燒法等。
回收法
吸附是吸附材料與揮發(fā)性有機(jī)廢氣之間產(chǎn)生范德華力或者化學(xué)反應(yīng),進(jìn)而去除其污染物;吸收是液體中存在吸收劑將氣體中的有機(jī)污染組分進(jìn)行吸收,達(dá)到分離和回收效果,但是其廢溶劑的處置是該過(guò)程面臨的一個(gè)問(wèn)題;膜分離法是利用膜的選擇透過(guò)性,氣體中各成分在壓差作用下通過(guò)滲透膜,從而實(shí)現(xiàn)VOCs廢氣的分離,該方法去除率高,但是膜分離技術(shù)設(shè)備成本高,對(duì)膜的維護(hù)費(fèi)用高。
消除法
低溫等離子體技術(shù)是利用強(qiáng)壓電場(chǎng)中產(chǎn)生的高能電子,引發(fā)VOCs中的有機(jī)分子發(fā)生電離、解離、激發(fā)等物理化學(xué)反應(yīng),使有機(jī)污染物轉(zhuǎn)換成水和CO?,其處理方法能耗高、均勻低溫等離子產(chǎn)生的條件不易控制,整體效率并不高,還有一定量中間產(chǎn)物。
生物降解法主要是將微生物附著到多孔介質(zhì)上,通過(guò)的VOCs倍多孔介質(zhì)吸附進(jìn)而被微生物消耗形成CO?和水,但是生物法處理容易遇到填料板結(jié)、變形的問(wèn)題,受VOCs廢氣成分影響較大。
吸附類設(shè)備
技術(shù)原理:利用多孔吸附劑(如活性炭、沸石等)將氣態(tài)污染物固定在吸附劑表面,對(duì)有機(jī)物及無(wú)機(jī)物進(jìn)行吸附處理。
優(yōu)勢(shì):設(shè)備簡(jiǎn)單、初期投資低;運(yùn)行穩(wěn)定,可靠;對(duì)低濃度污染物清除效率高。
局限性:吸附劑容易飽和,需要定期更換;高濕度或粉塵會(huì)導(dǎo)致吸附劑失效;吸附了有害成分的吸附劑屬于危廢。
吸收類設(shè)備
技術(shù)原理:利用相似相溶和中和反應(yīng)的原理,將廢氣中的氣態(tài)污染物由氣相轉(zhuǎn)換為液相,或進(jìn)一步反應(yīng)吸收。
優(yōu)勢(shì):吸收或反應(yīng)效率穩(wěn)定,可靠;對(duì)于易燃易爆及水溶性無(wú)機(jī)物的處理效率高;兼具除塵的效果。
局限性:污水排放需要單獨(dú)設(shè)計(jì);設(shè)備需要一定的用電;寒冷地區(qū)需要考慮設(shè)備防凍。
光催化類設(shè)備
技術(shù)原理:通過(guò)真空紫外燈照射改性的TIO?催化劑產(chǎn)生電子-空穴對(duì),破壞H-C、H-S、H-Cl等化學(xué)鍵,氧化分解廢氣中的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物,最終轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳。
優(yōu)勢(shì):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,適用場(chǎng)景多;無(wú)耗材,不產(chǎn)生固廢;風(fēng)阻低,對(duì)系統(tǒng)設(shè)備選型要求低;對(duì)非甲烷總烴的清除效率較高。
局限性:對(duì)風(fēng)速高、濃度大、含苯類物質(zhì)的清除效率低;可能產(chǎn)生一定量的中間產(chǎn)物,如臭氧、氮氧化物等;設(shè)備用電量較高。
每一種廢氣治理技術(shù)均有其使用對(duì)象和技術(shù)短板,沒(méi)有哪一種技術(shù)可以處理所有的廢氣污染物,故在進(jìn)行廢氣處理工藝時(shí)考慮采用組合型廢氣處理裝置來(lái)處理科研實(shí)驗(yàn)室“混合型廢氣” 。
噴淋吸收+活性炭吸附(適用理化實(shí)驗(yàn)室廢氣處理)
組合處理裝置采用濕式+干式組合式處理方式,專業(yè)處理理化類實(shí)驗(yàn)室復(fù)合型廢氣,針對(duì)性強(qiáng),處理效果顯著,確保達(dá)標(biāo)排放。
設(shè)備特點(diǎn):
噴淋吸收段,中和酸性氣體及可溶于水的污染物,進(jìn)行預(yù)處理,可延長(zhǎng)活性炭更換周期;
吸附段后處理,針對(duì)有機(jī)物,進(jìn)行吸附處理,提升凈化效率;
具備智能數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、排風(fēng)系統(tǒng)變頻控制等功能,主動(dòng)高效運(yùn)維,節(jié)省安裝空間。
濕式處理段
可根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)單元及實(shí)驗(yàn)樓廢氣排放種類針對(duì)性地配置不同的廢氣吸收液;
可配置不同的吸收液吸收:無(wú)機(jī)廢氣吸收液吸收HCI、HNO?、H?S等無(wú)機(jī)污染物+有機(jī)廢氣吸收液吸收有機(jī)污染物,若采用2級(jí)吸收液處理,可同時(shí)處理無(wú)機(jī)污染物和有機(jī)污染物,輔以智能加藥和智能排污系統(tǒng),節(jié)省運(yùn)行維護(hù)成本;
充分考慮實(shí)驗(yàn)室采用變風(fēng)量排風(fēng)系統(tǒng)的特點(diǎn),采用變頻泵浦設(shè)計(jì),根據(jù)排風(fēng)風(fēng)量,噴淋水泵智能變頻控制,節(jié)能減排;
選用低風(fēng)阻、高強(qiáng)度填料,兩級(jí)除霧器設(shè)計(jì),確保系統(tǒng)高效運(yùn)行;
干式處理段
采用高碘值活性炭對(duì)污染物進(jìn)行吸附處理,吸附容量和吸附速率更高,最大程度延長(zhǎng)活性炭使用壽命及更換周期;
采用模塊化活性炭炭盒設(shè)計(jì),方便活性炭更換及去除活化;
實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè),保證處理達(dá)標(biāo),必要的情況下可以與生態(tài)環(huán)境主管部門(mén)的監(jiān)控設(shè)備聯(lián)網(wǎng),保證監(jiān)測(cè)設(shè)備正常運(yùn)行并依法公開(kāi)排放信息。
光催化氧化+噴淋吸收(適用動(dòng)物設(shè)施廢氣處理)
組合處理裝置采用光催化+濕式的處理方式,專業(yè)處理動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室復(fù)合型廢氣,針對(duì)性強(qiáng),處理效果顯著,確保達(dá)標(biāo)排放。
設(shè)備特點(diǎn):
光催化氧化段,分解難溶及大分子廢氣成分,可提升后端噴淋吸收效率;
一體擾流噴淋吸收段,可消除光催化中間產(chǎn)物,避免二次污染;
具備智能數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)、排風(fēng)系統(tǒng)變頻控制等功能,主動(dòng)高效運(yùn)維,節(jié)省安裝空間。
光催化氧化段
通過(guò)真空紫外燈照射改性的TIO?催化劑產(chǎn)生電子-空穴對(duì),電子和O?結(jié)合形成強(qiáng)超氧離子自由基(?O?-), 空穴與H?O結(jié)合形成羥基自由基(OH-),羥基自由基和超氧離子自由基有很強(qiáng)的氧化能力,可破壞大分子有機(jī)物中的H-C、H-S、H-Cl、C-O等化學(xué)鍵,能夠高效去除實(shí)驗(yàn)室主要污染物如醇、酮、苯、氨氣、硫化氫等,使有機(jī)物被氧化成水和CO?,并有除臭、殺菌功能。
濕式處理段
配置定制化吸收液,主要針對(duì)無(wú)機(jī)廢氣HCI、HNO?、H?S等無(wú)機(jī)污染物進(jìn)行吸附,采用2級(jí)吸收液處理,變化填料密度和噴淋壓力,對(duì)不同濃度的無(wú)機(jī)廢氣進(jìn)行再次吸收,并具有除塵作用。輔以智能加藥和智能排污系統(tǒng),節(jié)省運(yùn)行維護(hù)成本;
充分考慮實(shí)驗(yàn)室采用變風(fēng)量排風(fēng)系統(tǒng)的特點(diǎn),采用變頻泵浦設(shè)計(jì),根據(jù)排風(fēng)風(fēng)量,噴淋水泵智能變頻控制,節(jié)能減排;
選用低風(fēng)阻、高強(qiáng)度填料,兩級(jí)除霧器設(shè)計(jì),確保系統(tǒng)高效運(yùn)行。
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