[科普中國]-氣態(tài)污染物

分類

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特征及來源硫氧化物硫氧化物中主要是SO2，它是目前大氣污染物中數(shù)量較大、影響范圍廣的一種氣態(tài)染物2。大氣中SO2的來源很廣，幾乎所有工業(yè)企業(yè)都可能產(chǎn)生。它主要來自化石燃燒過程，以及硫化物礦石的焙燒、冶煉等熱過程?；鹆Πl(fā)電廠、有色金屬治煉廠、硫酸廠、煉油廠以及所有燒煤或油的工業(yè)爐窯等都排放SO2煙氣。

氮氧化物氮和氧的化合物有NO、NO2等，總起來用氮氧化物表示。其中造成大氣污染的主要污染物是NO、NO2，也就是通常所說的氮氧化由燃料燃燒直接生成，進入大氣后可以被緩慢地氧化成NO2，當大氣中有O3存在時或在催化劑的作用下，其氧化速度會加快。當NO2參與大氣中的光化學形成光化學煙霧后，其毒性更強。人類活動產(chǎn)生的NOx，主要來自火力發(fā)電廠、各種窯爐、機動車和采油機的排氣，其次是硝酸生產(chǎn)、硝化過程、炸藥生產(chǎn)及金屬表面處理等過程。其中由燃料燃燒產(chǎn)生的NOX約占83%。

碳氧化物CO和CO2是各種大氣污染物中發(fā)生量最大的一類污染物，主要來自燃燒和機動車排氣。CO是一種窒息性氣體，進人大氣后，由于大氣的擴散稀釋作用和氧化作用；一般不會造成危害。但在城市冬季采暖季節(jié)或在交通繁忙的十字路口，當氣都排氣擴散稀釋時，CO的濃度有可能達到危害人體健康的水平。

CO2是無毒氣體，但當其在大氣中的濃度過高時，使氧氣含量相對減小，良影響。地球上CO2濃度的增加，能產(chǎn)生“溫室效應”，迫使各國政府開始實施控制。

有機化合物有機化合物，其中包括碳氫化合物、含氧有機物以及含有露宿的有機物。他們都是碳的化合物。澆地分子量的有機化合物極易揮發(fā)到大氣中，因此這些有機化合物又稱為揮發(fā)性有機化合物（VOCS）3。

目前在人們發(fā)現(xiàn)的2000余種可疑致癌物質(zhì)中，有機化合物中的芳烴類（PHA）就是最主要的一類。其中比較典型的有苯并芘，蒽和菲的衍生物都是致癌物質(zhì)。其他有機化合物，如多氯聯(lián)苯，乙烯進入大氣后經(jīng)會導致植物生長發(fā)育異常，環(huán)境中的氯乙烯是致癌物質(zhì)，可以誘發(fā)肝臟血管瘤。氟氯烴是人工合成的制冷劑，人為活動排入大氣的氟氯烴擴散到平流層，并在那里進行光化學分解，生成化學性質(zhì)活潑的氯離子，參與破壞臭氧層的活動。VOCS主要來自化工、石油化工、石油煉制。和燃料燃燒排氣以及輕工生產(chǎn)等。

二惡英是一類極毒的物質(zhì)，有“世紀之毒“之稱。一旦進入人體，難以被分解排出。因此，1997年世界衛(wèi)生組織國際癌病研究中心將其列為一級致二惡英是生產(chǎn)木材防腐劑、殺蟲劑五氯酚鈉和三氯苯乙酸時的副產(chǎn)品；塑料有機完全燃燒也可以產(chǎn)生二惡英；一些殺蟲劑的雜質(zhì)中也含有二惡英；利用垃圾焚燒咖生活垃圾時也容易產(chǎn)生二惡英。

硫酸煙霧是大氣中的二氧化硫等硫氧化物，在有水霧、含有重金屬的懸浮顆粒物或氮氧化物乃存在時，發(fā)生一系列化學或光化學而生成的硫酸煙霧或硫酸鹽氣溶膠。

光化學煙霧是在陽光照射下，大氣中氮氧化物，碳氫化合物和臭氧之間發(fā)生一系列光化學反應而生成的藍色煙霧。

氣態(tài)污染物的處理技術粉塵控制技術1．高壓靜電除塵技術

將50赫茲、220伏交流電變成100千瓦以上直流電加到電暈極(陰極)形成不均勻高壓電場，使氣體電離產(chǎn)生大量的負離子和電子，使進入電場的氣體粉塵荷電，在電場力的作用下，荷電粉塵趨向相反的電極上，一般陽極為集塵極，依靠振打落入灰斗排出，完成凈化除塵過程4。

高壓靜電除塵器高效低阻可廣泛用于建材、冶金、化工等行業(yè)粉塵污染場合。它處理粉塵濃度高，對001微米微細或高比電阻粉塵，除塵效果更為明顯，系列產(chǎn)品滿足不同風量的烘干設備，匹配靈活，適合烘干機廢氣特性的粉塵治理。

2．旋風除塵技術

工作原理是在風機的作用下，含塵氣流由進口以較高的速度沿切線方向進入除塵器蝸殼內(nèi)，自上而下作螺旋形旋轉(zhuǎn)運動，塵粒在離心力的作用下，被甩向外壁，并沿壁面下旋，隨著圓錐體的收縮而轉(zhuǎn)向軸心，受下部阻力而返回，沿軸心由下而上螺形旋轉(zhuǎn)經(jīng)芯管排出。外壁的塵粒在重力和向下運動的氣流帶動下，沿壁面落入灰斗，達到除塵的目的。由于旋風除塵器是依靠塵粒慣性分離，除塵效率與粒徑成正比，粒徑大除塵效果好；粒徑小，除塵效果差，一般處理20微米以上的粉塵，除塵效率在70%～90%。

3．袋除塵技術

對顆粒0.1微米含塵氣體，除塵效率可高達99%，烘干機廢氣除塵選用袋除塵器不用考慮排放濃度超標問題。烘干機抗結露玻纖袋除塵器是目前理想的除塵凈化設備。該設備采用微機控制，分室反吹，定時清灰，并裝有溫度檢測顯示，超溫報警裝置，采用CW300—FcA抗結露玻纖濾袋，可有效防止濾袋結露，也不會燒壞濾袋。

4．濕法除塵技術

含塵氣體由引風機通過風管送入除塵塔下部，由于斷面變大，流速降低，并且粗顆粒粉塵先在氣流中沉降，較細粉塵隨氣流上升，噴淋下來水珠與粉塵氣流逆向運動，粉塵被濕潤自重不斷增加，在重力作用下，克服氣流的升力而下降成泥漿水，通過下部管道進入沉淀池，達到除塵的目的。泥漿水一般經(jīng)過2～3級循環(huán)沉淀變清水，用泵打入除塵塔內(nèi)循環(huán)使用，不造成二次污染。

5．濕法除塵技術

由沉降室和高壓靜電組成除塵工藝是含塵廢氣由引風機經(jīng)風管高速送入沉降室，碰撞到墻壁上，氣流走向改變，使風速迅速降低，顆粒粉塵沉降，經(jīng)輸送設備排出，微細粉塵隨氣流進入高壓靜電除塵器電場，在離子的連續(xù)轟擊下而荷電，飛向集塵極被收集后排出，凈化后的氣體由風管排入大氣。

6．旋風+高壓靜電除塵技術

該除塵技術是烘干機含塵廢氣由風管進入前級高效旋風除塵器進行預除塵，粉塵由灰斗經(jīng)排灰設備排出，氣流含塵濃度降低，然后進入高壓靜電除塵器的二級除塵，凈化后的氣體出風機排入大氣，使除塵效率提高，工藝靈活，安全可靠。

二氧化硫控制技術1．拋棄法5：將脫硫的生成物作為固體廢物拋掉

2．回收法：將SO2轉(zhuǎn)變成有用的物質(zhì)加以回收

3．濕法脫除SO2技術

1) 石灰石-石膏法脫硫技術 煙氣先經(jīng)熱交換器處理后，進入吸收塔，在吸收塔里SO2 直接與石灰漿液接觸并被吸收去除。治理后煙氣通過除霧器及熱交換器處理后經(jīng)煙囪排放。吸收產(chǎn)生的反應液部分循環(huán)使用，另一部分進行脫水及進一步處理后制成石膏。

2) 旋流板脫硫除塵技術 針對煙氣成份組成的特點，采用堿液吸收法，經(jīng)過旋流、噴淋、吸收、吸附、氧化、中和、還原等物理、化學過程，經(jīng)過脫水、除霧，達到脫硫、除塵、除濕、凈化煙氣的目的。脫硫劑:石灰液法、雙堿法、鈉堿法。

4. 半干法脫除SO2技術

噴霧干燥脫硫技術 利用噴霧干燥的原理，在吸收劑（氧化鈣或氫氧化鈣）用

固定噴頭噴入吸收塔后，一方面吸收劑與煙氣中發(fā)生化學反應，生成固體產(chǎn)物；另一方面煙氣將熱量傳遞給吸收劑，使脫硫反應產(chǎn)物形成干粉，反應產(chǎn)物在布袋除塵器（或電除塵器）處被分離，同時進一步去除SO2。 循環(huán)流化床煙氣脫硫技術 利用流化床原理，將脫硫劑流態(tài)化，煙氣與脫硫劑在懸浮狀態(tài)下進行脫硫反應。

5. 干法脫除SO2技術

1) 活性炭吸附法

在有氧及水蒸氣存在的條件下，可用活性炭吸附SO2。由于活性炭表面具有的催化作用，使吸附的SO2被煙氣中的氧氣氧化為SO3，SO3再和水反應吸收生成硫酸；或用加熱的方法使其分解，生成濃度高的SO2,此SO2可用來制酸。

2） 催化氧化法

在催化劑的作用下可將SO2氧化為SO3后進行利用?？捎脕硖幚砹蛩嵛矚饧坝猩饘僖睙捨矚?，技術成熟，已成為制酸工藝的一部分。但用此法處理電廠鍋爐煙氣及煉油尾氣，則在技術上、經(jīng)濟上還存在一些問題需要解決。

氮氧化物處理技術1．吸附法 利用吸附劑對NOx 的吸附量隨溫度或壓力的變化而變化的原理, 通過周期性地改變反應器內(nèi)的溫度或壓力,來控制NOx 的吸附和解吸反應,以達到將NOx 從氣源中分離出來的目的。常用的吸附劑為分子篩、硅膠、活性炭和含氨洗煤。

2．光催化氧化法 利用TiO2 半導體的光催化效應脫除NOx 的機理是: TiO2受到超過其帶隙能以上的光輻射照射時,價帶上的電子被激發(fā),超過禁帶進入導帶,同時在價帶上產(chǎn)生相應的空穴。電子與空穴遷移到粒子表面的不同位置,空穴本身具有很強的得電子能力,可奪取NOx 體系中的電子,使其被活化而氧化。電子與水及空氣中的氧反應生成氧化能力更強的·OH及O-2 等,是將NOx 最終氧化生成NO-3 的最主要氧化劑。

3．液體吸收法 水吸收、酸吸收(如濃硫酸、稀硝酸) 、堿液吸收(如氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鎂)和熔融金屬鹽吸收。還有氧化吸收法、吸收還原法及絡合吸收法等對以一氧化氮為主的氮氧化物,可先進行氧化,將廢氣的氧化度提高到l～1. 3后,再進行吸收。

4．吸收還原法 用亞硫酸鹽、硫化物、硫代硫酸鹽、尿素等水溶液吸收氮氧化物,并使其還原為N2亞硫酸銨具有較強的還原能力,可將NOx還原為無害的氮氣,而亞硫酸銨則被氧化成硫酸銨,可作化肥使用。

5．生物法 微生物凈化氮氧化物有硝化和反硝化兩種機理，適宜的脫氮菌在有外加碳源的情況下,利用氮氧化物為氮源,將氮氧化物同化合成為有機氮化合物,成為菌體的一部分(合成代謝) ,脫氮菌本身獲得生長繁殖;而異化反硝化作用(分解代謝)則將NOx 最終還原成氮。

揮發(fā)性有機污染物控制技術1．吸收法6 利用某一VOC易溶于特殊的溶劑（或添加化學藥劑的溶液）的特性進行處理，這個過程通常都在裝有填料的吸收塔中完成。

2．冷凝法對于高濃度VOC，可以使其通過冷凝器，氣態(tài)的VOC降低到沸點以下，凝結成液滴，再靠重力作用落到凝結區(qū)下部的貯罐中，從貯罐中抽出液態(tài)VOC，就可以回收再利用。

3．吸附法 利用某些具有從氣相混合物中有選擇地吸附某些組分能力的多孔性固體（吸附劑）來去除VOC的一種方法。目前用以處理VOC最常用的吸附劑有活性炭和活性碳纖維，所用的裝置為閥門切換式兩床（或多床）吸附器。

4．生物法 利用微生物分解VOC，一般用于處理低濃度VOC。

5．等離子體法 通過陡前沿、窄脈寬（ns級）的高壓脈沖電暈放電，在常溫常壓下獲得非平衡等離子體，即產(chǎn)生大量的高能電子和O?、OH?等活性粒子，對VOCs分子進行氧化、降解反應，使VOCs最終轉(zhuǎn)化為無害物。

6．氧化法 對于有毒、有害、不須回收的VOC，熱氧化法是一種較徹底的處理方法。它的基本原理是VOC與O2發(fā)生氧化反應，生成CO2和H20，化學方程式如下：aCxHyOz+bO2→cCO2+dH2O 一般通過以下兩種方法使氧化反應能夠順利進行：一是加熱，使含VOC的廢氣達到氧化反應所需的溫度；二是使用催化劑，氧化反應在較低的溫度下在催化劑表面進行。

惡臭控制技術1．微生物分解法7 利用循環(huán)水流將惡臭氣體中污染物質(zhì)容于水中，再由水中培養(yǎng)床培養(yǎng)出微生物，將水中的污染物質(zhì)降解為低害物質(zhì)，除臭效率可達70%，但受微生物活性影響，培養(yǎng)出來的微生物只能處理一種或幾種相近性質(zhì)的氣體，為提高處理效率和穩(wěn)定運行，必須頻繁添加藥劑、控制PH值、溫度等，這樣運行費用相對比較高，投入人工也比較多，而且生物一旦死亡將需要較長時間重新培養(yǎng).

2．活性炭吸附 利用活性炭內(nèi)部空隙結構發(fā)達，有巨大比表面積原理來吸附通過活性炭池的惡臭氣體分子，初期處理效率可達65%，但極易飽和，通常數(shù)日即失效，需要經(jīng)常更換，并需要尋找廢棄活性碳的處理辦法，運行維護成本很高，適用于低濃度、大風量氣體，對醇類、脂肪類效果較明顯，但濕度大的廢氣效果不明顯，且容易造成環(huán)境二次污染。

3．等離子法 利用高壓電極發(fā)射離子及電子，破壞惡臭分子結構的原理，轟擊廢氣中惡臭分子，從而裂解惡臭分子，對低濃度的惡臭氣體凈化效果明顯，在正常運行情況下可達到80%以上，能處理多種臭氣充分組成的混合氣體，不受濕度的影響，且無二次污染；但用電量大，且還需要清灰，運行維護成本高，對高濃度易燃易爆氣體極易引起爆炸。

4．植物噴灑液除臭法 通過向產(chǎn)生惡臭氣體的空間噴灑植物提取液將惡臭氣體進行中和、吸收，達到脫臭的目的，除臭效果低濃度可達到50%，不同的臭氣選擇不同的噴灑液，需經(jīng)常添加植物噴灑液，且需維護設備，運行維護費用高，易造成二次污染。

5．UV光解凈化法 采用高能UV紫外線，在光解凈化設備內(nèi)，裂解氧化惡臭物質(zhì)分子鏈，改變物質(zhì)結構，將高分子污染物質(zhì)裂解、氧化為低分子無害物質(zhì)，其脫臭效率可99%，脫臭效果大大超過國家1993年頒布的惡臭物質(zhì)排放標準（GB14554-93），能處理氨、硫化氫、甲硫醇、甲硫醚、苯、苯乙烯、二硫化碳、三甲胺、二甲基二硫醚等高濃度混合氣體，內(nèi)部光源可使用三年，設備壽命在十年以上，凈化技術可靠且非常穩(wěn)定，凈化設備無須日常維護，只需接通電源即可正常使用，且運行成本低，無二次污染。

鹵化物氣體控制技術1．首先考慮其回收利用價值。如氯化氫氣體可回收制鹽酸， 含氟廢氣能生產(chǎn)無機氟化物和白炭黑等。

2．吸收和吸附等物理化學方法在資源回收利用和鹵化物深度處理上工藝技術相對成熟， 優(yōu)先使用物理化學類方法處理鹵化物氣體。

3．堿液吸收含氯或氯化氫（鹽酸酸霧）廢氣；水、堿液或硅酸鈉，吸收含氟廢氣；石灰水洗滌低濃度氟化氫廢氣；水吸收氟化氫生成氫氟酸，同時有硅膠生成，應注意隨時清理，防止系統(tǒng)堵塞。

4．電解鋁行業(yè)治理含氟廢氣宜采用氧化鋁粉吸附法

技術要求

1) 治理設備應特別考慮鹵化物對金屬的腐蝕特點，選擇合適的防腐材料。7.5.4.2 用水吸

收含氟廢氣宜采用多級吸收，吸收裝置宜采用文丘里洗滌器、噴射式洗滌器等，也可采用湍球塔、空塔等。

2) 用吸收法處理含氯、氯化氫廢氣時宜采用湍球塔、噴淋塔或填料塔，設備材料宜采用

聚氯乙烯、橡膠襯里或玻璃鱗片樹脂襯里。用氫氧化鈉作吸收劑時，應注意降溫并保持較高的pH 值。

3) 采用氧化鋁粉吸附法治理含氟廢氣的主要工藝要求如下：

a) 輸送床凈化工藝：輸送床（管道）內(nèi)流速一般為15 m/s ～18m/s，排出氣體經(jīng)除塵器凈化達標后排空，吸附飽的氧化鋁送往電解槽煉鋁；

b) 沸騰床（流化床）凈化工藝：沸騰床層上氧化鋁的靜止高度可為30 mm ～

40mm，床內(nèi)氣體流速約為0.28m/s，凈化后的氣流經(jīng)除塵器凈化達標后排空，吸附飽 和的氧化鋁送電解槽煉鋁。

含重金屬氣體控制技術1．從機理方面控制

(1)盡可能阻止(或減少)金屬顆粒的形成。如在燃燒中通過改變金屬化合物的形式來改變金屬飽和壓力,使它在尾部煙道中盡量按我們想要的方式冷凝下來;

(2)減少排出爐膛的金屬顆粒數(shù)量。這樣,進入大氣的重金屬元素必然會減少,如采用高效除塵設備。

2．從設備處于燃燒前后的位置來控制

（1）燃燒前預處理 主要指煤炭加工技術,包括選煤、動力配煤、型煤、水煤漿等,這些技 術一般通過提高煤燃燒效率,減少煙氣的排放量來達到降低重金屬污染的目的。采用先進的 洗選技術可使煤中重金屬元素含量明顯降低。

1）浮選法 重金屬元素與其他礦物質(zhì)類似,主要存在于無機物中,當在煤粉漿液中加入有機浮選劑進行浮選時,有機物主要成為浮選物,無機礦物質(zhì)則主要成為浮選礦渣,這樣,重金屬元素將會富集在浮選廢渣中,從而起到除去煤中重金屬的目的。

2）化學脫硫 煤中重金屬元素相當一部分存在于硫化物、硫酸鹽中,如As、Co、Hg、Se、Pb、Cr、Cd等元素就主要存在于硫酸鹽中。如果采用一定的化學方法脫去原煤中的硫酸鹽與硫化物,也就相應除去了存在于其中的重金屬元素。

燃燒中控制 改變?nèi)紵r和添加固體吸附劑。由于重金屬在高溫下易揮發(fā),且揮發(fā)率隨溫度升高而升高。揮發(fā)后的重金屬會在煙道下游發(fā)生凝結、非均相冷凝、均相結核等物理化學變化,形成亞微米顆粒繼而增加排放到大氣中的重金屬量。

目前,燃燒中控制重金屬排放的技術主要有以下幾種:

1)流化床燃燒技術

2)織物(布袋)過濾技術

3)吸附劑吸附技術 燃燒后控制

1)高效除塵

2)濕法煙氣脫硫 在煙氣處理裝置中加凝固劑 對于Hg的處理,由于它在煙氣中主要以氣態(tài)存在,可以在煙氣處理裝置中加入凝固劑,如Na2S和NaClO3等,來減少氣態(tài)Hg的存在。