化學吸收法用于制藥企業(yè)廢水處理站廢氣除臭系統(tǒng)的調(diào)試與優(yōu)化

陳超宇，錢 薇，張浩哲

（1.浙江仁欣環(huán)科院有限責任公司，浙江 寧波 315199；2.杭州博盛環(huán)保科技有限公司，杭州 310014）

制藥企業(yè)通常都配套有專門的生產(chǎn)廢水處理站，廢水處理站在運行過程中不可避免地會產(chǎn)生惡臭氣體，對周圍大氣環(huán)境產(chǎn)生影響。惡臭氣體主要產(chǎn)生于廢水調(diào)節(jié)池、物化處理單元、厭氧處理池、好氧處理池、污泥濃縮池及污泥處理設備間。惡臭氣體的組分較為復雜，調(diào)節(jié)池和物化處理池的廢氣組分主要為廢水中的揮發(fā)性有機化合物，如芳香烴類、鹵代烴類等，而來自生化處理單元的惡臭氣體則以硫化氫、硫醇、硫醚及小分子脂肪酸等為主[1]。

由于廢水水處理站廢氣的特點，廠區(qū)周邊和一定距離內(nèi)會存在不同程度的異味，影響范圍大，往往成為企業(yè)被環(huán)保投訴的直接原因，因而臭氣濃度指標已經(jīng)成為重點監(jiān)測和治理的對象[2]。在浙江省，隨著《生物制藥工業(yè)污染物排放標準》（DB33/923-2014）的推行，臭氣濃度最高允許排放濃度從2 000 倍降至800 倍，日趨嚴格。

浙江省某生物制藥企業(yè)現(xiàn)有廢水站廢氣處理系統(tǒng)的臭氣濃度難以穩(wěn)定達標排放，其利用現(xiàn)有治理設備，對相關(guān)工藝參數(shù)進行優(yōu)化調(diào)整，并對系統(tǒng)進行適當改造，最終實現(xiàn)系統(tǒng)排氣穩(wěn)定可靠達標。本文主要針對案例進行分析，為類似項目的升級改造提供一種技術(shù)上可行、經(jīng)濟上實用的解決思路。

1 廢氣處理現(xiàn)狀

項目企業(yè)主要產(chǎn)品為天然植物提取物和中藥提取物等，配套有一座廢水處理規(guī)模為300 t/d 的廢水處理站。廢水處理站的處理工藝流程如圖1所示。

圖1 項目企業(yè)廢水處理站工藝流程

現(xiàn)有廢水處理站調(diào)節(jié)池、混凝沉淀池、厭氧池、好氧池、污泥池及污泥壓濾機房采用加蓋、密閉隔斷等方式處理，廢氣收集后接入現(xiàn)有廢氣處理系統(tǒng)，廢氣總設計風量為30 000 m3/h。廢氣處理系統(tǒng)采用UV 光解與水噴淋吸收組合工藝，工藝流程如圖2所示[3]。

圖2 廢水處理站廢氣處理系統(tǒng)工藝流程

廢氣處理系統(tǒng)的主要設備及參數(shù)如表1所示[4-5]。

表1 現(xiàn)有廢氣處理系統(tǒng)主要設備參數(shù)

為了了解廢氣處理系統(tǒng)的實際運行情況及處理效果，在企業(yè)正常生產(chǎn)條件下，進行連續(xù)5日臭氣濃度指標監(jiān)測，數(shù)據(jù)如表2所示。

表2 某生物制藥企業(yè)廢水站廢氣處理系統(tǒng)進出氣口臭氣濃度數(shù)據(jù)

實際檢測結(jié)果顯示，企業(yè)廢水站廢氣處理設施運行情況較為平穩(wěn)，排氣筒臭氣濃度能穩(wěn)定在1 450倍以下，但已超出現(xiàn)行地方標準要求的800 倍，已經(jīng)屬于超標排污的情況。

2 存在的主要問題

目前，3 級吸收塔均采用堿洗吸收，工藝參數(shù)單一，對水溶性較好及酸性廢氣處理效果尚可，對水溶性較差的組分去除效果不佳；堿洗吸收塔吸收液更換頻次不夠，導致吸收塔中存在無機鹽結(jié)晶的情況，進而導致填料層及噴淋層堵塞，吸收塔實際吸收傳質(zhì)受到很大影響；堿洗吸收塔配套的水泵偏小，核算液氣比為1.3 L/m3，整體吸收傳質(zhì)效果不佳；紫外光催化設備燈管故障比例較高，點亮功率不足一半，原因是前置吸收塔除霧效果較差，導致大量水霧進入紫外光催化設備，進而導致紫外燈管發(fā)生故障。

系統(tǒng)設計處理風量為30 000 m3/h，但實測風量只有10 000 m3/h，原因是所選風機風壓不夠，無法達到風機額定風量，同時吸收塔填料存在堵塞的問題，導致吸收塔風阻超出原有設計風阻，進一步影響了風機的實際抽風風量。總收集風量不足，必然影響廢水站廢氣的收集效率，導致企業(yè)廠界臭氣濃度超標。

3 優(yōu)化改造思路

一是對三級化學吸收塔的加藥方式進行調(diào)整。第一級采用堿洗吸收除去廢氣中的酸性污染物；第二級則采用酸洗氧化吸收，將廢氣中堿性及還原性的污染物去除，氧化劑采用次氯酸鈉溶液；第三級采用堿洗吸收，可以去除過量的次氯酸[6]。具體的加藥量、氧化劑加藥品種、加藥方式通過調(diào)試確定。

二是調(diào)整現(xiàn)有吸收塔中吸收液的更換頻次，考慮到企業(yè)廢水站處理容量較大，為提高吸收液的處理效果，建議適當提高吸收液的更換頻率，以確保吸收塔的吸收傳質(zhì)效果。三是將各級化學吸收塔配套的循環(huán)泵進行更換，更換后吸收塔的液氣比應至少達到4.0 L/m3。

四是對紫外光催化設備進行維修，對故障的燈管進行更換。同時，為避免液態(tài)水對設備運行效果及燈管配件壽命的影響，在紫外光催化設備前設置一組除霧器，采用“填料除霧+絲網(wǎng)除霧”的組合除霧工藝，將水霧的影響控制在可接受范圍內(nèi)。五是對現(xiàn)有引風機進行更換，確保引風機風壓滿足系統(tǒng)風阻的需求，并且在引風機進口段設置壓差變送器，風機采用變頻控制，風機頻率與壓差變送器進行連鎖，以確保系統(tǒng)的實際收集風量。改造后，廢氣處理系統(tǒng)的主要設備及參數(shù)如表3所示。

表3 改造后廢氣處理系統(tǒng)主要設備參數(shù)

4 改造后各處理單元參數(shù)

4.1 一級化學吸收塔工藝參數(shù)

一級化學吸收塔的運行參數(shù)優(yōu)化主要為藥劑選擇、pH 值控制、運行液氣比和吸收液更換周期的選擇。一級化學吸收塔選擇藥劑為NaOH，將廢氣中酸性物質(zhì)通過中和反應進行去除，控制吸收液pH 值在8～9。運行液氣比按照4.0 L/m3來運行。吸收液更換頻次為每天2 次。

4.2 紫外光催化反應器工藝參數(shù)

紫外光催化器前端增加填料除霧和絲網(wǎng)除霧器，將廢氣中的水霧充分去除。紫外光催化反應器的運行功率為8 kW。

4.3 二級化學吸收塔工藝參數(shù)

二級化學吸收塔的運行參數(shù)優(yōu)化主要為pH 值控制、運行液氣比和吸收液更換周期的選擇。二級化學吸收塔選擇藥劑為NaClO 和硫酸，將廢氣中堿性及還原性物質(zhì)通過氧化還原反應來去除，控制吸收液pH值在2～4，控制吸收液的氧化還原電位在600 mV以上。運行液氣比按照4.0 L/m3來運行。吸收液更換頻次為每天1 次。

4.4 三級化學吸收塔工藝參數(shù)

三級化學吸收塔的運行參數(shù)優(yōu)化主要為pH 值控制、運行液氣比和吸收液更換周期的選擇。三級化學吸收塔選擇藥劑為NaOH，將廢氣中參與的酸性物質(zhì)以及二級化學吸收塔中產(chǎn)生的次氯酸通過中和反應來去除，控制吸收液pH 值在8～9。運行液氣比按照4.0 L/m3來運行。吸收液更換頻次為每天1 次。

5 改造后臭氣理效果

為了評價改造后廢氣處理系統(tǒng)的實際運行情況及處理效果，在正常生產(chǎn)工況下，本研究對系統(tǒng)進行連續(xù)5 d 臭氣濃度排放指標監(jiān)測，數(shù)據(jù)如表4所示。

根據(jù)表4 數(shù)據(jù)可以發(fā)現(xiàn)，改造后的廢氣處理系統(tǒng)排放口的臭氣濃度可以基本控制在800 倍以內(nèi)，臭氣去除效率可以至少達到78%，滿足地方標準中臭氣濃度排放限值的要求。

表4 改造后廢氣處理系統(tǒng)進出氣口臭氣濃度數(shù)據(jù)

6 結(jié)論

在化工制藥企業(yè)中，廢水站廢氣不同于工業(yè)廢氣，具有風量大、濃度低的特點，傳統(tǒng)的吸附濃縮、催化氧化、蓄熱焚燒等工藝投資和運行成本都非常高昂，難以適用。隨著新的環(huán)保標準日趨嚴格，原有的處理系統(tǒng)已很難保證穩(wěn)定達標。

本項目利用現(xiàn)有的多級化學吸收加紫外光催化的多級處理設施，雖然采用傳統(tǒng)的相對低效的凈化工藝，但是通過優(yōu)化工藝參數(shù)，選用合理的藥劑和加藥方式，可以將臭氣濃度控制在標準要求的范圍內(nèi)。因此，化工制藥企業(yè)的廢水站廢氣治理系統(tǒng)的提升改造可以在基本不增加設備投資的基礎上實現(xiàn)治理效果的提升，該項目可以供同類性質(zhì)的廢氣治理工程參考。