廢氣治理環(huán)保設備分類及新技術探討

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

0 引言

環(huán)保設備一般指污染型工業(yè)企業(yè)在施工階段與生產(chǎn)設備同時設計、施工和運行的設備設施，目的是減少污染物排放，達到國家排放標準要求。環(huán)保設備是由機械設備、動力裝置、管路管線、監(jiān)測儀表等一整套系統(tǒng)構成。工業(yè)廢氣污染治理設備作為環(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系，因此，針對市場上常見的廢氣治理工藝進行討論，并結(jié)合新技術探討廢氣治理的新思路。

1 環(huán)保設備

1.1 國內(nèi)企業(yè)環(huán)保設備的現(xiàn)狀

隨著國家對環(huán)保問題的日益重視，對環(huán)境污染的“零容忍”。2017 年以來，不斷有一些環(huán)保不達標的重污染企業(yè)被責令整改甚至關停，主要是印刷廠、造紙廠、養(yǎng)殖場等在生產(chǎn)中造成嚴重污染的企業(yè)。國家尤其是對大型企業(yè)，在環(huán)保方面不斷提升要求，在環(huán)保設備方面也有更高的要求。環(huán)保設備目前處于不斷增長以及市場需求非常旺盛的階段，也是市場擴張的最佳時機。只是當下國內(nèi)在環(huán)保設備方面還是呈現(xiàn)出一定的弱勢，首先企業(yè)的環(huán)保理念薄弱，仍然是解決環(huán)保問題的阻力，第一環(huán)保設備的運行成本高，要投入人力，能源消耗，同時還有藥劑物料消耗(如廢氣處理中的石灰石、脫硫劑等)，第二是環(huán)保設計的核心技術以及一些精密度非常高的設備儀器上，國內(nèi)還落后于發(fā)達國家，某些領域處理效率和運行模式尚待研發(fā)出新技術，提高環(huán)保設備的應用。

1.2 環(huán)保設備分類

1.2.1 吸收設備

吸收設備應用于廢氣治理的過程，以酸性氣體的凈化為例，吸收裝置由風機、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入，氣流上升過程中與自上而下噴淋下的堿液進行碰觸，利用化學反應原理，從而使氣體中的酸性物質(zhì)去除，但一般該反應是不可逆的，當吸收溶液達到飽和狀態(tài)時，吸收的效率也隨之降低或消失，因此需對堿液的濃度和吸收效率進行監(jiān)控，根據(jù)其運行的周期性，更換噴淋堿液，吸收設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 吸附設備

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

吸附的過程是利用多孔性物質(zhì)處理流體物質(zhì)，流體中的單個或者多個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，當吸附到一定程度時，由于吸附質(zhì)的聚集，吸附物質(zhì)的吸附能力明顯下降，不能滿足設計的吸附效率時，需更換吸附介質(zhì)，或者對吸附介質(zhì)進行脫附。在吸附技術工藝中，常利用吸附、脫附、再生、再吸附的循環(huán)過程，達到除去廢氣中污染物濃度和排放量的目的。

1.2.3 有機廢氣的燃燒設備

燃燒法對于處理高濃度有機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處理后，在燃燒設備中通入過量空氣，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，燃燒生成產(chǎn)物中有HCl 或SO2，因此需對氣體進行脫氯脫硫預處理，另外在燃燒煙氣中也要進行成分檢測分析，如若HCl 或SO2等污染物超標，需要對煙氣尾氣進一步處理。

1.2.4 低溫等離子體凈化設備

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)，此時在設備電模塊內(nèi)布設強紫外光，廢氣的各類物質(zhì)在強紫外光的作用下，經(jīng)碰撞、化學鍵斷裂等一系列過程，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使用，對于低濃度大風量的氣體處理效率較高。

1.2.5 生物凈化和光催化設備

生物凈化包括生物洗滌法、生物過濾法和滴濾法，一般常用的為生物過濾法，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。一般應用于生物除臭和生物發(fā)去除有機廢氣的工藝，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)。

光催化氧化法時目前環(huán)保治理領域應用較多的一種方法，現(xiàn)在市場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。光催化技術在治理工業(yè)惡臭氣體和有機廢氣的領域已經(jīng)有廣泛應用，但是由于該技術對外環(huán)境條件的要求較高，催化劑和紫外燈表面無灰塵或油漬覆蓋的情況下，因此只有嚴格把控光催化的關鍵因素和反應原理，才能使光催化工藝發(fā)揮最大的處理效率。

1.2.6 檢測監(jiān)控設備

隨著環(huán)保檢測的市場需求不斷增多，國家于2015 年全面開放了第三方檢測市場，具有CMA 資質(zhì)的環(huán)境檢測機構的崛起和發(fā)展，成為了環(huán)保檢測市場的中堅力量。環(huán)保檢測服務于企業(yè)的竣工環(huán)保驗收、例行排污檢測、企業(yè)自查等情況，檢測的數(shù)據(jù)對企業(yè)的環(huán)保設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)保檢測常見的另外一個領域為企業(yè)排污在線檢測，政府主管部門列入的重點排污單位，針對廢氣治理方面，需安裝廢氣排污在線監(jiān)測設備，污染源在線監(jiān)測利用專用的檢測設備對污染源進行實時監(jiān)測。自動檢測設備通過數(shù)據(jù)采集、傳輸，將監(jiān)測結(jié)果實時傳入污染源在線監(jiān)控的網(wǎng)絡系統(tǒng)，企業(yè)和政府主管部門可對監(jiān)測數(shù)據(jù)進行實時監(jiān)控，對于超標等異常情況，還可以提出預警，企業(yè)可根據(jù)預警情況及時采取應急措施(如設備關停生產(chǎn)、廢氣進入緩沖設備等)，在線環(huán)保檢測為企業(yè)的達標排放和政府主管部門的監(jiān)控提供了強有力的數(shù)據(jù)支持，成為環(huán)保污染治理的強大輔助手段。

1.3 設備設計優(yōu)化可行性

1.3.1 設備的應用性考慮

在基于環(huán)境保護的前提下，合理利用設備的功能，發(fā)揮設備在環(huán)境保護中的作用，以設計與制造的雙向連動，從環(huán)境污染的根源上進行研究，使質(zhì)量驗收工作順利完成，提高設備的環(huán)境應用能力。同時在設備的應用管理上，要保證企業(yè)制度不斷更新與規(guī)范，在環(huán)保驗收中全面審查評估環(huán)境污染程度，保護工作的達標程度與環(huán)境質(zhì)量的動態(tài)檢測。在基于完善的制度管理下，從而發(fā)揮設備的環(huán)境應用最大化。

1.3.2 設備的功能性考慮

環(huán)境污染的不斷加重，在環(huán)境監(jiān)測的過程中，要求設備的性能要隨著檢測的進度不同而進行更新與更換，環(huán)境保護評估工作的難度應在設備的輔助下減小。要保證多機器多設備的合理分析，對不同地區(qū)的數(shù)據(jù)報告進行分析總結(jié)后提出預案，在多重環(huán)境下有設備的適合應用場景，同時，在設備的環(huán)境動態(tài)檢測下，要提供多方預案準備，這也要求設備具有多樣的功能。

1.3.3 設備的最大效應考慮

在生態(tài)型社會發(fā)展進程中，環(huán)保設備的設計優(yōu)化將是提高環(huán)境質(zhì)量最直接有效的手段。因此，環(huán)保設備在協(xié)調(diào)優(yōu)化的過程中要考慮到各方面的應用情況，要控制好設備的質(zhì)量與消耗的平衡，達到低消耗高功能的性能。不僅在環(huán)境保護的工作上要發(fā)揮設備的最大效應，更要在動態(tài)檢測的過程中合理發(fā)揮設備的最大效應。

2 環(huán)保新技術應用

不論是何種技術的創(chuàng)新，在環(huán)境的檢測與評估中，都要依靠網(wǎng)絡對大數(shù)據(jù)進行分析整合，以統(tǒng)計學與社會學的基礎指標來對社會自然進行分析評價。新興的技術要求在提高環(huán)境設備利用價值的前提下，對生態(tài)環(huán)境具有高樣本容錯性。

2.1 高斯大氣擴散系統(tǒng)處理模型

在電腦中建立三維坐標系，原點為污染的中心處，x 軸為平均風向，y 軸為風向切向垂直x 軸，z 軸垂直于xy 軸的平面設置。首先要確定大氣污染物在y 與z 軸上正態(tài)分布，風速恒定，污染來源是恒定平均，質(zhì)量守恒的。對高斯擴散模型的參數(shù)進行適應性修改，可預測特殊氣象條件下大氣污染物的擴散趨勢。依靠高斯擴散模型，可以進行空氣質(zhì)量預測，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)和污染物的源強后可預測出未來一定時間內(nèi)的大氣污染程度和趨勢。另外在突發(fā)大氣污染事件發(fā)生時，可利用模型來確認污染物來源與擴散程度，分析污染的嚴重性并提出切實有效的方案。

2.2 人工智能技術

隨著科技的發(fā)展，人工智能也成為環(huán)保領域的前沿熱門科技，企業(yè)應加強科技投入，加大對人工智能在環(huán)境監(jiān)測與治理領域的投資，提高人工智能應用技術在環(huán)保中的作用。依靠人工智能技術，減輕污水廢氣對員工的污染影響，同時能夠掌握第一手資料。在后期的不斷發(fā)展中，可以研發(fā)出能稍加進行分析總結(jié)的人工智能，在處理樣本監(jiān)測同時傳輸數(shù)據(jù)報告，并能簡要分析結(jié)果。此項技術應用范圍廣，對于廢氣污水的治理與監(jiān)測具有代表性意義，是現(xiàn)代企業(yè)面對環(huán)境污染應該首先思考的方案。

3 結(jié)語

隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們對生態(tài)環(huán)境的依賴與污染并存，因此對環(huán)境保護的工作提出了很大的挑戰(zhàn)，企業(yè)在面對不斷復雜多樣的污染情況下，提高環(huán)保設備的應用性與功能性，不斷應用技術創(chuàng)新，依靠科學技術提高環(huán)境污染治理能力。公眾環(huán)保意識的增強，企業(yè)環(huán)保技術能力的提高，使環(huán)保措施與環(huán)保設備的不斷完善，使環(huán)境質(zhì)量得到有效的改善。