造紙廠廢氣治理技術及應用
造紙工業是國民經濟的基礎產業之一，與社會經濟和人民生活息息相關。據統計，2020-2021年我國的紙及紙板產量為25490萬噸，主營業收入1.3萬億元。由于原材料種類多、制造工藝復雜，導致廢氣排放的種類繁多，排放的位置復雜，治理難度大。造紙廠排放廢氣主要有還原性硫化物(甲硫醇、硫化氫、二氧化硫、甲硫醚等硫化物)，揮發性有機化合物(VOCs)，二英和呋喃類持久性有機污染。硫化物有劇烈刺鼻氣味，對粘膜有強烈刺激作用，嚴重危害人的呼吸系統，VOCs是揮發性有機物關于揮發性有機物總稱，主要包含烷烴、環烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴、鹵代烴、含氧有機化合物和含硫、氮有機化合物等。VOCs一般有較強的氣味，對呼吸道系統刺激性大，且具有滲透、揮發及脂溶等特性，嚴重時會造成人中樞神經系統受損，昏迷、記憶力下降等，長期接觸會使人患上癌癥與血液病的風險。二惡英屬于氯代環三芳烴類化合物，在人體中不能降解不能排出，對人體健康有很大威脅的環境污染物。它有強烈的致癌性，而且能造成畸形，對人體的免疫功能和生殖功能造成損傷。造紙廢氣一直是國家環保行業治理關注的難點，造紙行業多廠房車間多點泄露，收集困難，治理難度大。
目前國內的大部分造紙廢氣相關文獻主要停留在造紙廢氣體的成分分析，廢氣氣體的來源，廢氣治理措施理論介紹等方面，真正對造紙廢氣項目的具體設計和項目應用很少，本文就是通過對安徽某造紙廠廢氣的特點，提出具體的路線設計方法及項目應用案例，同時也是對造紙廢氣治理設計提供參考借鑒意義。
1、造紙廢氣治理方法介紹
造紙廢氣造紙廠排放廢氣主要有還原性硫化物(甲硫醇、硫化氫、二氧化硫、甲硫醚等硫化物)，揮發性有機化合物(VOCs)，二噁英和呋喃類持久性有機污染。按照治理方式可分為活性炭吸附法，直接燃燒法，低溫等離子法，UV光解凈化法、化學吸收法等。不同方法適用工業范圍不同。
1.1 活性炭吸附法
原理利用多孔性的活性炭吸附工業廢氣中的有害氣體。
優點：
(1)可處理大風量、低濃度有機廢氣；
(2)設備簡單操作方便；
(3)效率高，運轉費用低。
缺點：
(1)廢氣凈化前要進行預處理去除粉塵、水汽；
(2)對廢氣溫度要求較高，廢氣溫度需在40℃以下；
(3)吸附容量有限、需對活性炭進行定期再生或更換；
(4)廢活性炭需要按危險廢物處理，代價較高。
1.2 直接燃燒法
原理預熱至600～800℃進行氧化反應。
優點：
(1)可用于處理中、高濃度小風量廢氣；
(2)簡便易行、可回收熱能。
缺點：
(1)預熱能耗較多；
(2)燃燒不完全時產生惡臭；
(3)運行存在安全風險，投資運行成本高。
1.3 低溫等離子體
原理廢氣中的污染物質與低溫等離子體內產生的較高能量的活性基團發生反應，最終轉化為CO2和H2O等物質
優點：
(1)適用范圍廣，凈化效率高；
(2)適用于難以處理的多組分惡臭氣體。
(3)反應快、停止十分迅速，隨用隨開。
缺點：
(1)一次性投資較大；
(2)處理較高濃度的可燃氣體時存在安全隱患。
(3)等離子體芯體表面粘附粉塵等雜質后可能影響處理效果甚至燃燒。
1.4 UV光解凈化
原理利用惡臭物質對光子的吸收而發生分解，同時反應過程產生的活性基團也能參與氧化反應，從而達到降解惡臭物質的目的。
優點：
(1)適用于濃度較低，且能吸收光子的污染物質；
(2)可以處理大氣量的、低濃度的臭氣；
(3)操作極為簡單，占地面積小。
缺點：
(1)投資較大；
(2)對不能吸收光子的污染物質效果差；
(3)較難打開鍵能大的化學鍵。
(4)UV光燈管易被污染，降低處理效果。
1.5 吸收法原理
根據溶解能力的不同，利用適當的吸收劑與混合氣體接觸，除去氣體。
優點：
(1)廢氣凈化不需預處理；
(2)流程簡單，占地少；
(3)可針對性選擇化學吸收及物理吸收，吸收效果較好。
(4)投資運行費用低；
缺點：
(1)對溶劑成分選擇性大；
(2)需對廢氣處理產生的吸收廢水進行處理.
2、試驗方案
本文以安徽某造紙廠造紙烘干車廢氣為試驗對象，該廢氣不僅具有造紙廢氣種類繁雜，還具有溫度高煙溫80℃，濕度高，風量大，臭味濃度低等特點，本實驗采用方法是將干燥車間的廢氣采用抽風機抽出，分別采用不同處理手段并檢測臭氣的脫除效率。
試驗路線如圖1所示，通過開啟不同的洗滌塔、高能等離子凈化模塊、光催化模塊，分別測定不同條件下模塊入口、出口臭味及VOCs濃度。
煙氣入口條件：煙氣量1000Nm3，臭氣的入口濃度為9000-18000(無量綱)，VOCs入口濃度為60mg/Nm3，煙氣溫度80℃。
2.1 試驗設備
風機一臺，風量流量1000Nm3/h，壓力2500PA；洗滌塔4臺DN600，高度1800材質PP，二層球型填料，下進，上出，布置除霧器，下部配漿液箱和循環泵接口；高能離子凈化器一臺；UV光催化氧化設備功率為12kW，配置24組特制C波UV253.7nm、185nm波段紫外光(150W汞齊石英管)型廢氣治理專用紫外燈管，配置納米二氧化鈦催化劑組件5m2；生物菌液主要由假單胞菌、諾卡式菌、黃桿菌、放線菌、真菌、氧化亞鐵硫桿菌、氧化硫硫桿菌等俊紅的混合液0.4%；氫氧化鈉溶液，PH11-12；雙氧水溶液，PH值2-3，ORP值432；次氯酸鈉溶液，PH值2-3，ORP值720。檢測儀器采用的是氣質聯用儀GCMS-QP2010SEO20535500740SA。VOCs檢測方法采用固相吸附-熱脫附/氣相色譜-質譜法HJ734-2014，檢出最低量為(采樣300ml)0.001~0.01mg/m3；臭氣檢測方法為三點比較式臭袋法最小檢出兩為10。
2.2 試驗結果
單開啟一個模塊，關閉其他裝置，測試實驗結果如下圖2所示。
圖2可以明顯看出高能離子裝置比較效果差，原因主要是造紙曬干車間濕度大，溫度高達50℃，嚴重影響高能離子裝置的正常運行，說明高能離子裝置不合適高濕高溫的造紙廢氣治理。生物酶法效果比高能離子裝置好，但效果也只有8.56%，究其原因一生物酶除臭受到生物酶分解速度的制約，二、惡臭氣體水溶性不一，受到惡臭氣體在液相溶解擴散速度的限制，在工業應用快速洗滌的條件下，生物酶洗滌法不適合。光催化裝置和前兩種小比較效果有里顯著的提高。效果達到26.71%，但光催化法也不適合本實驗高濕的廢氣，光催化法的光催化劑需要紫外光的照射，實驗過程發現水汽容易在光催化板表面凝結粘附灰塵，影響光催化板的正常工作，另外紫外光燈在潮濕濕度大情況下極易損壞影響該裝置長周期運行。脫除效果最好是次氯酸鈉溶液和雙氧水洗滌，兩者洗滌原理相同，均采用氧化劑的強氧化性，在酸性條件下，次氯酸鈉的氧化性明顯高于雙氧水的氧化性，洗滌效率高達41%，想要達到95%以上的脫除效率，已經得單一方法不能實現，因此考慮采用多種方法聯合應用的方式。
從上述結果得出已經得單一方法不能實現，酸堿洗滌效果最好。因此考慮采用多種方法聯合應用的方式。以下實驗采用酸堿洗滌方式采用多種方法聯合使用方式比較實驗效果。
(1)工藝路線：采用三種洗滌模式次氯酸鈉+次氯酸鈉+氫氧化
(2)工藝路線：次氯酸鈉+氫氧化鈉
(3)工藝路線：雙氧水+次氯酸鈉+氫氧化鈉試
驗數據如圖3所示
從上圖可以看出三級洗滌次氯酸鈉溶液+次氯酸鈉溶液+氫氧化鈉溶液效果最好，不管是臭氣還是VOCs都能達到90%以上的，兩級洗滌次氯酸鈉溶液+氫氧化鈉溶液效果稍差，臭氣和VOCs治理效果分別為88.3%，83%，兩級雙氧水溶液+氫氧化鈉溶液洗滌方式對臭氣和VOC治理效果分別為86.5%，86.7%。
3、結論
造紙廢氣治理的方式中，造紙廢氣想要達90%以上的脫除效率，單一方法不能實現，需要多種方式連用，試驗發現三級洗滌次氯酸鈉溶液+次氯酸鈉溶液+氫氧化鈉溶液效果最好，不管是臭氣還是VOCs都能達到90%以上的。
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