污水处理池废气处理工艺设计

污水处理池废气处理工艺设计一、设计目的通过课程设计进一步消化和巩固本课程所学内容，并使所学的知识系统化，培养运用所学理论知识进行工业废气处理系统设计的初步能力。

通过设计，了解工程设计的内容、方法及步骤，培养确定大气污染控制系统的设计方案、进行设计计算、绘制工程图、查找与使用技术资料、编写设计说明书的能力。

二、设计条件2.1 设计任务1、根据工艺废气相关资料，确定尾气处理方案及流程；2、对尾气处理流程中相关设备进行工艺计算，确定其形式、数目与尺寸；3、进行各设备的总体布置，绘制带控点工艺流程图和主体设备图；4、进行性能评价。

2.2 尾气基本数据流量：4000m3/h；H2S浓度：600mg/m3；有机废气浓度：150mg/m3（包括：苯乙烯浓度：145mg/m3，甲硫醇浓度：5mg/m3）。

2.3 排放标准综合《大气污染物综合排放标准》（GB_16297-1996）和《恶臭污染物排放标准》(GB 14554-93)，按《恶臭污染物排放标准》(GB 14554-93)中规定的二级排放要求：表2-1 各尾气组分排放标准值：排气筒高度，m组分名称排放量，kg/h硫化氢甲硫醇苯乙烯15 0.33 0.04 6.520 0.58 0.08 1225 0.90 0.12 1830 1.3 0.17 2635 1.8 0.24 3540 2.3 0.31 4560 5.2 0.69 10480 9.3100 14120 21三、处理方案的比选由于化工废气中主要由含硫化合物以及挥发性有机化合物等组分组成，所以，第一步我们采用的是碱洗工艺来吸收废气中的含硫化合物。

而对于挥发性有机化合物的处理方案则比较多，为此，我们进行如下的一个方案比选：3.1 冷凝法冷凝法就是利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸气压这一性质，采用降温、加压的方法，使气态的有机物冷凝而与废气分离。

该法特别适用于处理体积分数在1%以上的有机蒸气，在理论上可达到很高的净化程度。

但当体积分数低于10-4时，若采取冷冻措施将使运行成本大大提高。

在工业生产中，一般要求VOCs体积分数在0.5%以上时方采用冷凝法处理，其处理效率在50%--85%之间。

冷凝过程可在恒定温度下用增大压力的办法来实现，也可在恒定压力的条件下用降低温度的办法来实现。

利用冷凝法，能使废气得到很高程度的净化;但对废气的净化程度要求高时，室温下的冷却水往往达不到要求，净化要求愈高，所需的冷却温度愈低，必要时还得增大压力，这样就会增加处理的难度和费用。

因此，冷凝法往往作为净化高浓度有机气体的前处理方法，与吸附法、燃烧法或其他净化手段联合使用，以降低有机负荷，并回收有价值的产品。

3.2 吸附法吸附法是利用多孔性固体吸附剂处理流体混合物，使其中所含的一种或数种组分浓缩于固体表面上，以达到分离的目的。

目前的常规吸附工艺大都是变温吸附工艺，操作时是在常压下将有机气体经吸附剂吸附浓缩后，采用一定手段(如升温、减压)对吸附剂解吸，从而得到高浓度的有机气体，这些高浓度的有机气体可通过冷凝或吸收工艺直接进行回收或经催化燃烧工艺完全分解。

目前常用的吸附剂有颗粒活性炭、活性炭纤维、沸石分子筛和活性氧化铝等。

由于吸附剂往往具有高的吸附选择性，因而分离效果较好，能脱除痕量物质;但吸附容量一般不高(约400 mg/g以下)。

吸附法目前已广泛应用于有机化工、石油化工和环境工程等领域，成为一种必不可少的化工工艺单元操作。

吸附法有以下优点:基于吸附剂的高选择性，能处理其他工艺难以分离的混合物，从而有效去除(回收)浓度很低的有害物质，无二次污染，净化效率高，操作方便，且能实现自动控制。

吸附法的不足之处是由于吸附容量受限，不适于处理高浓度有机气体。

随着吸附技术和工艺的快速发展和新型吸附剂的开发，吸附过程已成为一种重要的化工工艺单元过程，尤其在有机气体分离、净化和存储等方面得到越来越广泛的应用。

3.3 燃烧法用燃烧法去除有机气体使其变为无害物质的过程，称为燃烧净化。

该法只适用于处理可燃或在高温下可分解的有机气体。

化工、喷漆和绝缘材料等行业的生产装置所排出的有机废气已广泛采用了燃烧净化的手段。

有机气体燃烧氧化的结果是生成CO2和H2O，有用物质不能被回收，因此只对一些在目前技术条件下还不能回收的有机废气才采用该法。

由于燃烧时放出大量的热，排气的温度很高，所以可回收热量。

采用燃烧法处理VOCs 时，若VOCs中含有硫、氮和卤素等成分，还应考虑对燃烧后废气的处理，以免造成二次污染。

燃烧法还可用来消除恶臭。

目前实际使用的燃烧法有直接燃烧、热力燃烧和催化燃烧。

直接燃烧法是将废气中可燃的有害组分当作燃料燃烧，因此该法只适用于处理高浓度的有机气体或热值较高的有机气体。

热力燃烧法适用于可燃有机物质含量较低废气的净化处理。

由于可燃有机物质含量较低，燃烧时须投加辅助燃料。

热力燃烧法适用于气体流量为2000--10000 m3/h,VOCs体积分数为0.0l%一0.20%的情况。

催化燃烧法目前已应用于金属印刷、漆包线、炼焦、油漆、涂布和化工等行业中有机废气的处理，特别适用于在漆包线、绝缘材料和印刷等生产过程中排出的烘干废气，因废气温度较高、有机物浓度较高，对燃烧反应及热量回收有利，具有较好的经济效益，因此应用非常广泛。

对于低浓度的有机废气可先采用吸附浓缩的方法，将脱附出的气体再进行催化燃烧。

防化研究院成功地开发出了该项工艺，目前这种组合工艺已得到了广泛的应用。

燃烧法的缺点是:在燃烧过程中产生的燃烧产物及反应后的催化剂往往需要二次处理;并且该法不适于处理燃烧过程中产生大量硫氧化物和氮氧化物的废气;在气体中污染物浓度低时，需加人辅助燃料，使处理成本增加。

近年来出现的微波催化氧化技术也引起了人们的关注，它是将传统的解吸方式转变为微波解吸，同时对有机物进行氧化。

Chang等利用微波催化氧化技术对含有三氯乙烯的废气进行处理，净化率达到98%，且解吸时间短、能量消耗低。

3.4 生物净化法生物净化法是近年来发展起来的一种高新的有机废气净化技术。

该法利用驯化后的微生物在新陈代谢过程中以污染物为碳源和氮源，将多种有机物和某些无机物进行生物降解，分解成H20和CO2 ,从而有效去除工业废气中的污染物质。

常见的生物处理工艺包括生物过滤法、生物滴滤法、生物洗涤法、膜生物反应器法和转盘式生物过滤反应器法。

目前，在VOCs 处理方面，膜生物反应器和转盘式生物过滤反应器还只限于实验室研究阶段，生物过滤法在工业应用中较多。

已有的研究成果表明，生物过滤法对于各种VOCs和恶臭气体具有良好的处理效果，并为工艺的应用和优化提供了较好的理论指导。

生物法特别适合于处理气体流量大于17 000 m3/h, VOCs体积分数小于0.1%的气体。

生物法的优点:可在常温、常压下操作，设备结构简单、投资低，操作简便、运行费用低，净化效率高、抗冲击能力强，只要控制适当的负荷和气液接触条件，净化率一般都在90%以上，尤其在处理低浓度(1000 mg/m3，以下)、生物降解性好的VOCs时更显示其经济性少;不产生二次污染，特别是一些难治理的含硫、含氮的恶臭物质以及苯酚、氰等有害物质均能被氧化和分解。

生物法的缺点:由于氧化分解速度较慢，生物过滤需要很大的接触表面，过滤介质的适宜pH范围也难以控制;采用生物洗涤法时，有些难于氧化的恶臭物质难于脱净。

目前该技木在欧洲各国、日本和北美各国等进行了大量的研究和实际应用，除含氯较多的有机物难生物降解外，一般的VOCs都可得到不同程度的降解。

通过对以上有机混合废气的处理方法的对比，决定采用碱洗+吸附的方法来处理这种低浓度的混合废气。

四、工艺计算4.1、风机功率计算：已知废气流量：4000m3/h；所以定风机风量为4000m3/h，风机全压为5200pa；电机与风机用联轴器传动，所以机械传动效率η2取0.98。

通过以上数据选用型号为9-26NO4.5A的风机，该风机的效率η1为78.5%。

所以，根据公式，该风机的功率为：4.2、碱液用量已知硫化氢浓度：600mg/m 3；且废气流量：4000m 3/h ； 可得：每小时硫化氢质量：600mg/m3×4000m3/h=2400g/h ； 换算成硫化氢物质的量：2400/34mol=70.59mol ； 又方程式 2NaOH+H 2S=Na 2S+2H 2O 可知消耗NaOH 物质的量为：70.59×2mol=141.18mol ； 即消耗NaOH 的质量为：141.18×40g=5647.06g ； 需要10%NaOH 水溶液的质量：56470.6g ； 其中水的质量是：5647.06×9g=50823.54g ； 则水的体积为：50823.54mL=50.82354L 。

忽略溶解的NaOH 的体积，则10%NaOH 水溶液的体积即50.82354L 。

4.3、烟囱高度已知硫化氢浓度：600mg/m 3；有机废气浓度：150mg/m 3（包括：苯乙烯浓度：145mg/m 3，甲硫醇浓度：5mg/m 3）；且废气流量：4000m 3/h ；查阅相关资料得知：用活性炭吸附除去苯乙烯和甲硫醇的效率分别为95%和90%，用10%NaOH 溶液去除硫化氢的效率为98%。

10003600kw /21⋅⋅⋅⋅=ηη）（功率p Q P ）（kw 51.71000785.098.0360052004000=⋅⋅⋅⋅=P P则硫化氢的出口浓度为：600×（1-0.98）=12mg/m3；苯乙烯的出口浓度为：145×（1-0.95）=7.25mg/m3；甲硫醇的出口浓度为：5×（1-0.90）=0.5mg/m3；所以它们每小时的排放量分别为：硫化氢：0.048kg/h；苯乙烯：0.029kg/h；甲硫醇：0.002kg/h。

因为3种污染物的排放量均小于烟囱高度为15m时的限定排放标准值，所以选择的烟囱高度为15m。

五、绘图5.1、带控点工艺流程图见附件。

5.2、主体设备图见附件。