廢氣治理環(huán)保設(shè)備分類及新技術(shù)探討

王俊 張風(fēng)晨(湖北天泰環(huán)保工程有限公司，湖北 武漢 430070)

0 引言

環(huán)保設(shè)備一般指污染型工業(yè)企業(yè)在施工階段與生產(chǎn)設(shè)備同時(shí)設(shè)計(jì)、施工和運(yùn)行的設(shè)備設(shè)施，目的是減少污染物排放，達(dá)到國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)要求。環(huán)保設(shè)備是由機(jī)械設(shè)備、動(dòng)力裝置、管路管線、監(jiān)測(cè)儀表等一整套系統(tǒng)構(gòu)成。工業(yè)廢氣污染治理設(shè)備作為環(huán)保治理的重要板塊，目前已有比較完善的凈化工藝，廢氣治理工藝的選擇與所需凈化的廢氣污染物類型有密切關(guān)系，因此，針對(duì)市場(chǎng)上常見(jiàn)的廢氣治理工藝進(jìn)行討論，并結(jié)合新技術(shù)探討廢氣治理的新思路。

1 環(huán)保設(shè)備

1.1 國(guó)內(nèi)企業(yè)環(huán)保設(shè)備的現(xiàn)狀

隨著國(guó)家對(duì)環(huán)保問(wèn)題的日益重視，對(duì)環(huán)境污染的“零容忍”。2017 年以來(lái)，不斷有一些環(huán)保不達(dá)標(biāo)的重污染企業(yè)被責(zé)令整改甚至關(guān)停，主要是印刷廠、造紙廠、養(yǎng)殖場(chǎng)等在生產(chǎn)中造成嚴(yán)重污染的企業(yè)。國(guó)家尤其是對(duì)大型企業(yè)，在環(huán)保方面不斷提升要求，在環(huán)保設(shè)備方面也有更高的要求。環(huán)保設(shè)備目前處于不斷增長(zhǎng)以及市場(chǎng)需求非常旺盛的階段，也是市場(chǎng)擴(kuò)張的最佳時(shí)機(jī)。只是當(dāng)下國(guó)內(nèi)在環(huán)保設(shè)備方面還是呈現(xiàn)出一定的弱勢(shì)，首先企業(yè)的環(huán)保理念薄弱，仍然是解決環(huán)保問(wèn)題的阻力，第一環(huán)保設(shè)備的運(yùn)行成本高，要投入人力，能源消耗，同時(shí)還有藥劑物料消耗(如廢氣處理中的石灰石、脫硫劑等)，第二是環(huán)保設(shè)計(jì)的核心技術(shù)以及一些精密度非常高的設(shè)備儀器上，國(guó)內(nèi)還落后于發(fā)達(dá)國(guó)家，某些領(lǐng)域處理效率和運(yùn)行模式尚待研發(fā)出新技術(shù)，提高環(huán)保設(shè)備的應(yīng)用。

1.2 環(huán)保設(shè)備分類

1.2.1 吸收設(shè)備

吸收設(shè)備應(yīng)用于廢氣治理的過(guò)程，以酸性氣體的凈化為例，吸收裝置由風(fēng)機(jī)、噴淋塔、堿性噴淋液調(diào)配裝置、循環(huán)泵裝置等組成，酸性氣體從噴淋塔底部進(jìn)入，氣流上升過(guò)程中與自上而下噴淋下的堿液進(jìn)行碰觸，利用化學(xué)反應(yīng)原理，從而使氣體中的酸性物質(zhì)去除，但一般該反應(yīng)是不可逆的，當(dāng)吸收溶液達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，吸收的效率也隨之降低或消失，因此需對(duì)堿液的濃度和吸收效率進(jìn)行監(jiān)控，根據(jù)其運(yùn)行的周期性，更換噴淋堿液，吸收設(shè)備一般用于廢氣的治理凈化，在工業(yè)企業(yè)中，適合處理污染物濃度低但廢氣量大的氣體，如H2S、SO2、HF等氣體。

1.2.2 吸附設(shè)備

吸附工藝在近幾年的環(huán)保設(shè)備中應(yīng)用越來(lái)越廣泛，尤其是以活性炭吸附裝置為主流的吸附工藝，成為了對(duì)工業(yè)廢氣(除顆粒狀污染物外)處理的有效設(shè)備。

吸附的過(guò)程是利用多孔性物質(zhì)處理流體物質(zhì)，流體中的單個(gè)或者多個(gè)有害成分在多孔物質(zhì)內(nèi)積蓄。另外還有，固體吸附物質(zhì)表面吸收污染物液體或氣體中的分子或離子的現(xiàn)象。同吸收的原理類似，當(dāng)吸附到一定程度時(shí)，由于吸附質(zhì)的聚集，吸附物質(zhì)的吸附能力明顯下降，不能滿足設(shè)計(jì)的吸附效率時(shí)，需更換吸附介質(zhì)，或者對(duì)吸附介質(zhì)進(jìn)行脫附。在吸附技術(shù)工藝中，常利用吸附、脫附、再生、再吸附的循環(huán)過(guò)程，達(dá)到除去廢氣中污染物濃度和排放量的目的。

1.2.3 有機(jī)廢氣的燃燒設(shè)備

燃燒法對(duì)于處理高濃度有機(jī)廢氣及高濃度惡臭氣體(如CH4)的效果較好，其原理是由于熱值較高的廢氣在預(yù)處理后，在燃燒設(shè)備中通入過(guò)量空氣，使氣體中的CHO 元素燃燒，生成物使CO2和水蒸氣，排放到大氣中污染較小。若燃燒氣體中含Cl 元素S 元素時(shí)，燃燒生成產(chǎn)物中有HCl 或SO2，因此需對(duì)氣體進(jìn)行脫氯脫硫預(yù)處理，另外在燃燒煙氣中也要進(jìn)行成分檢測(cè)分析，如若HCl 或SO2等污染物超標(biāo)，需要對(duì)煙氣尾氣進(jìn)一步處理。

1.2.4 低溫等離子體凈化設(shè)備

低溫等離子體是物質(zhì)的一種狀態(tài)，在常態(tài)下，一般物質(zhì)呈現(xiàn)氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)，外加高壓脈沖可以使廢氣被擊穿，使氣體物質(zhì)分散成各種離子、電子、自由基等混合狀態(tài)，此時(shí)在設(shè)備電模塊內(nèi)布設(shè)強(qiáng)紫外光，廢氣的各類物質(zhì)在強(qiáng)紫外光的作用下，經(jīng)碰撞、化學(xué)鍵斷裂等一系列過(guò)程，生成單一原子氣體，不再具有有毒有害的特性，從而使廢氣得到凈化。如揮發(fā)性有機(jī)廢氣中的CH，可轉(zhuǎn)化為CO2和H2O。該裝置現(xiàn)在污水處理廠處理惡臭氣體時(shí)使用，對(duì)于低濃度大風(fēng)量的氣體處理效率較高。

1.2.5 生物凈化和光催化設(shè)備

生物凈化包括生物洗滌法、生物過(guò)濾法和滴濾法，一般常用的為生物過(guò)濾法，即生物利用生物填料層，在一定的溫度和酸堿條件下培養(yǎng)微生物，用以分解廢氣中的有害成分。一般應(yīng)用于生物除臭和生物發(fā)去除有機(jī)廢氣的工藝，廢氣中的與已經(jīng)培養(yǎng)成型掛膜的微生物接觸，并且利用廢氣中自由的C 源和能量，將廢氣中的有害成分分解，產(chǎn)生CO2和H2O，以及剩余的微生物基質(zhì)。

光催化氧化法時(shí)目前環(huán)保治理領(lǐng)域應(yīng)用較多的一種方法，現(xiàn)在市場(chǎng)上常用的光催化廢氣處理工藝是在催化劑的作用下，利用不同的紫外線波段，先將空氣中的氧氣催化生成負(fù)氧離子，再將廢氣中的成分氧化還原成穩(wěn)定的化合物的過(guò)程。催化劑多使用金屬的氧化物和硫化物，如氧化鋅，氧化鈦等。光催化技術(shù)在治理工業(yè)惡臭氣體和有機(jī)廢氣的領(lǐng)域已經(jīng)有廣泛應(yīng)用，但是由于該技術(shù)對(duì)外環(huán)境條件的要求較高，催化劑和紫外燈表面無(wú)灰塵或油漬覆蓋的情況下，因此只有嚴(yán)格把控光催化的關(guān)鍵因素和反應(yīng)原理，才能使光催化工藝發(fā)揮最大的處理效率。

1.2.6 檢測(cè)監(jiān)控設(shè)備

隨著環(huán)保檢測(cè)的市場(chǎng)需求不斷增多，國(guó)家于2015 年全面開(kāi)放了第三方檢測(cè)市場(chǎng)，具有CMA 資質(zhì)的環(huán)境檢測(cè)機(jī)構(gòu)的崛起和發(fā)展，成為了環(huán)保檢測(cè)市場(chǎng)的中堅(jiān)力量。環(huán)保檢測(cè)服務(wù)于企業(yè)的竣工環(huán)保驗(yàn)收、例行排污檢測(cè)、企業(yè)自查等情況，檢測(cè)的數(shù)據(jù)對(duì)企業(yè)的環(huán)保設(shè)備的處理效率提供了有意義的參考數(shù)據(jù)，成為企業(yè)控污防污的有效手段。

環(huán)保檢測(cè)常見(jiàn)的另外一個(gè)領(lǐng)域?yàn)槠髽I(yè)排污在線檢測(cè)，政府主管部門(mén)列入的重點(diǎn)排污單位，針對(duì)廢氣治理方面，需安裝廢氣排污在線監(jiān)測(cè)設(shè)備，污染源在線監(jiān)測(cè)利用專用的檢測(cè)設(shè)備對(duì)污染源進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備通過(guò)數(shù)據(jù)采集、傳輸，將監(jiān)測(cè)結(jié)果實(shí)時(shí)傳入污染源在線監(jiān)控的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，企業(yè)和政府主管部門(mén)可對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，對(duì)于超標(biāo)等異常情況，還可以提出預(yù)警，企業(yè)可根據(jù)預(yù)警情況及時(shí)采取應(yīng)急措施(如設(shè)備關(guān)停生產(chǎn)、廢氣進(jìn)入緩沖設(shè)備等)，在線環(huán)保檢測(cè)為企業(yè)的達(dá)標(biāo)排放和政府主管部門(mén)的監(jiān)控提供了強(qiáng)有力的數(shù)據(jù)支持，成為環(huán)保污染治理的強(qiáng)大輔助手段。

1.3 設(shè)備設(shè)計(jì)優(yōu)化可行性

1.3.1 設(shè)備的應(yīng)用性考慮

在基于環(huán)境保護(hù)的前提下，合理利用設(shè)備的功能，發(fā)揮設(shè)備在環(huán)境保護(hù)中的作用，以設(shè)計(jì)與制造的雙向連動(dòng)，從環(huán)境污染的根源上進(jìn)行研究，使質(zhì)量驗(yàn)收工作順利完成，提高設(shè)備的環(huán)境應(yīng)用能力。同時(shí)在設(shè)備的應(yīng)用管理上，要保證企業(yè)制度不斷更新與規(guī)范，在環(huán)保驗(yàn)收中全面審查評(píng)估環(huán)境污染程度，保護(hù)工作的達(dá)標(biāo)程度與環(huán)境質(zhì)量的動(dòng)態(tài)檢測(cè)。在基于完善的制度管理下，從而發(fā)揮設(shè)備的環(huán)境應(yīng)用最大化。

1.3.2 設(shè)備的功能性考慮

環(huán)境污染的不斷加重，在環(huán)境監(jiān)測(cè)的過(guò)程中，要求設(shè)備的性能要隨著檢測(cè)的進(jìn)度不同而進(jìn)行更新與更換，環(huán)境保護(hù)評(píng)估工作的難度應(yīng)在設(shè)備的輔助下減小。要保證多機(jī)器多設(shè)備的合理分析，對(duì)不同地區(qū)的數(shù)據(jù)報(bào)告進(jìn)行分析總結(jié)后提出預(yù)案，在多重環(huán)境下有設(shè)備的適合應(yīng)用場(chǎng)景，同時(shí)，在設(shè)備的環(huán)境動(dòng)態(tài)檢測(cè)下，要提供多方預(yù)案準(zhǔn)備，這也要求設(shè)備具有多樣的功能。

1.3.3 設(shè)備的最大效應(yīng)考慮

在生態(tài)型社會(huì)發(fā)展進(jìn)程中，環(huán)保設(shè)備的設(shè)計(jì)優(yōu)化將是提高環(huán)境質(zhì)量最直接有效的手段。因此，環(huán)保設(shè)備在協(xié)調(diào)優(yōu)化的過(guò)程中要考慮到各方面的應(yīng)用情況，要控制好設(shè)備的質(zhì)量與消耗的平衡，達(dá)到低消耗高功能的性能。不僅在環(huán)境保護(hù)的工作上要發(fā)揮設(shè)備的最大效應(yīng)，更要在動(dòng)態(tài)檢測(cè)的過(guò)程中合理發(fā)揮設(shè)備的最大效應(yīng)。

2 環(huán)保新技術(shù)應(yīng)用

不論是何種技術(shù)的創(chuàng)新，在環(huán)境的檢測(cè)與評(píng)估中，都要依靠網(wǎng)絡(luò)對(duì)大數(shù)據(jù)進(jìn)行分析整合，以統(tǒng)計(jì)學(xué)與社會(huì)學(xué)的基礎(chǔ)指標(biāo)來(lái)對(duì)社會(huì)自然進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。新興的技術(shù)要求在提高環(huán)境設(shè)備利用價(jià)值的前提下，對(duì)生態(tài)環(huán)境具有高樣本容錯(cuò)性。

2.1 高斯大氣擴(kuò)散系統(tǒng)處理模型

在電腦中建立三維坐標(biāo)系，原點(diǎn)為污染的中心處，x 軸為平均風(fēng)向，y 軸為風(fēng)向切向垂直x 軸，z 軸垂直于xy 軸的平面設(shè)置。首先要確定大氣污染物在y 與z 軸上正態(tài)分布，風(fēng)速恒定，污染來(lái)源是恒定平均，質(zhì)量守恒的。對(duì)高斯擴(kuò)散模型的參數(shù)進(jìn)行適應(yīng)性修改，可預(yù)測(cè)特殊氣象條件下大氣污染物的擴(kuò)散趨勢(shì)。依靠高斯擴(kuò)散模型，可以進(jìn)行空氣質(zhì)量預(yù)測(cè)，在不斷分析現(xiàn)有空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)后，根據(jù)輸入的參數(shù)和污染物的源強(qiáng)后可預(yù)測(cè)出未來(lái)一定時(shí)間內(nèi)的大氣污染程度和趨勢(shì)。另外在突發(fā)大氣污染事件發(fā)生時(shí)，可利用模型來(lái)確認(rèn)污染物來(lái)源與擴(kuò)散程度，分析污染的嚴(yán)重性并提出切實(shí)有效的方案。

2.2 人工智能技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，人工智能也成為環(huán)保領(lǐng)域的前沿?zé)衢T(mén)科技，企業(yè)應(yīng)加強(qiáng)科技投入，加大對(duì)人工智能在環(huán)境監(jiān)測(cè)與治理領(lǐng)域的投資，提高人工智能應(yīng)用技術(shù)在環(huán)保中的作用。依靠人工智能技術(shù)，減輕污水廢氣對(duì)員工的污染影響，同時(shí)能夠掌握第一手資料。在后期的不斷發(fā)展中，可以研發(fā)出能稍加進(jìn)行分析總結(jié)的人工智能，在處理樣本監(jiān)測(cè)同時(shí)傳輸數(shù)據(jù)報(bào)告，并能簡(jiǎn)要分析結(jié)果。此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用范圍廣，對(duì)于廢氣污水的治理與監(jiān)測(cè)具有代表性意義，是現(xiàn)代企業(yè)面對(duì)環(huán)境污染應(yīng)該首先思考的方案。

3 結(jié)語(yǔ)

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們對(duì)生態(tài)環(huán)境的依賴與污染并存，因此對(duì)環(huán)境保護(hù)的工作提出了很大的挑戰(zhàn)，企業(yè)在面對(duì)不斷復(fù)雜多樣的污染情況下，提高環(huán)保設(shè)備的應(yīng)用性與功能性，不斷應(yīng)用技術(shù)創(chuàng)新，依靠科學(xué)技術(shù)提高環(huán)境污染治理能力。公眾環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，企業(yè)環(huán)保技術(shù)能力的提高，使環(huán)保措施與環(huán)保設(shè)備的不斷完善，使環(huán)境質(zhì)量得到有效的改善。