造纸厂废气治理工艺路线选择及应用_许艳.pdf

化学工程与装备 2023 年 第 1 期 266 Chemical Engineering&Equipment 2023 年 1 月 造纸厂废气治理工艺路线选择及应用造纸厂废气治理工艺路线选择及应用 许 艳，张杰立，王晓乐（航天环境工程有限公司，天津 300450）摘摘 要要：造纸废气排放的种类繁多，排放的位置复杂，治理难度大。造纸废气治理方法很多，如何选择合适的工艺路线并应用是难点，以安徽某造纸厂造纸烘干车废气为试验对象，挑选最适合工艺路线，研究表明造纸废气想要达 9 0%以上的脱除效率，单一方法不能实现，需要多种方式连用，试验发现三级洗涤次氯酸钠溶液+次氯酸钠溶液+氢氧化钠溶液效果最好，不管是臭气还是 VOC 都能达到 90%以上的。为造纸废气的治理提供指导和借鉴意义。关键词：关键词：造纸废气治理；臭气浓度；VOC 浓度；恶臭 引引 言言 造纸工业是国民经济的基础产业之一，与社会经济和人民生活息息相关。据统计，2020-2021 年我国的纸及 纸板产量为 25490 万 吨，主营业收入 1.3 万亿元1。由于原材料种类多、制造工艺复杂，导致废气排放的种类繁多，排放的位置复杂，治理难度大。造纸厂排放废气主要有还原性硫化物（甲硫醇、硫化氢、二氧化硫2、甲硫醚等 硫化物），挥发性有机化合物（VOCs）2-3，二噁英和呋喃类持久性有机污染1。硫化物有剧烈刺鼻气味，对粘膜有强烈刺激作用，严重危害人的呼吸系统，VOC 是挥发性有机物关于挥发性有机物总称，主要包含烷烃、环烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃、卤代烃、含氧有机化合物和含硫、氮有机化合物等。VOCs一般有较强的气味，对呼吸道系统刺激性大，且具有渗透、挥发及脂溶等特性，严重时会造成人中枢神经系统受损，昏迷、记忆力下降等，长期接触会使人患上癌症与血液病的风险。二恶英属于氯代环三芳烃类化合物，在人体中不能降解不能排出,对人体健康有很大威胁的环境污染物。它有强烈的致癌性，而且能造成畸形，对人体的免疫功能和生殖功能造成损伤。造纸废气一直是国家环保行业治理关注的难点，造纸行业多厂房车间多点泄露，收集困难，治理难度大。目前国内的大部分造纸废气相关文献主要停留在造纸废气体的成分分析，废气气体的来源，废气治理措施理论介绍等方面，真正对造纸废气项目的具体设计和项目应用很少，本文就是通过对安徽某造纸厂废气的特点，提出具体的路线设计方法及项目应用案例，同时也是对造纸废气治理设计提供参考借鉴意义。1 1 造纸废气治理方法介绍造纸废气治理方法介绍 造纸废气造纸厂排放废气主要有还原性硫化物（甲硫醇、硫化氢、二氧化硫2、甲硫醚等 硫化物），挥发性有机化合物（VOCs）2-3，二噁英和呋喃类持久性有机污染1。按照治理方式可分为活性炭吸附法，直接燃烧法，低温等离子法，UV 光解净化法、化学吸收法等。不同方法适用工业范围不同。1.1 活性炭吸附法 原理利用多孔性的活性炭吸附工业废气中的有害气体。优点：（1）可处理大风量、低浓度有机废气；（2）设备简单操作方便；（3）效率高，运转费用低。缺点：（1）废气净化前要进行预处理去除粉尘、水汽；（2）对废气温度要求较高，废气温度需在 40以下；（3）吸附容量有限、需对活性炭进行定期再生或更换；（4）废活性炭需要按危险废物处理，代价较高。1.2 直接燃烧法 原理预热至 600800进行氧化反应。优点：（1）可用于处理中、高浓度小风量废气；（2）简便易行、可回收热能。缺点：（1）预热能耗较多；（2）燃烧不完全时产生恶臭；（3）运行存在安全风险，投资运行成本高 1.3 低温等离子体 原理废气中的污染物质与低温等离子体内产生的较高能量的活性基团发生反应，最终转化为 CO2和 H2O 等物质优点：（1）适用范围广，净化效率高；（2）适用于难以处理的多组分恶臭气体。（3）反应快、停止十分迅速，随用随开。缺点：（1）一次性投资较大；（2）处理较高浓度的可燃气体时存在安全隐患。（3）等离子体芯体表面粘附粉尘等杂质后可能影响处理效果甚至燃烧。1.4 UV 光解净化 原理利用恶臭物质对光子的吸收而发生分解，同时反应过程产生的活性基团也能参与氧化反应，从而达到降解恶臭物质的目的。优点：（1）适用于浓度较低，且能吸收光子的污染物质；（2）可以处理大气量的、低浓度的臭气；（3）操作极为简单，占地面积小。缺点：（1）投资较大；（2）对不能吸收光子的污染物质效果差；（3）较难打开键能大的化学键。（4）UV 光灯管易被污染，降低处理效果。DOI:10.19566/35-1285/tq.2023.01.073 许 艳：造纸厂废气治理工艺路线选择及应用 267 1.5 吸收法 原理根据溶解能力的不同，利用适当的吸收剂与混合气体接触，除去气体。优点：（1）废气净化不需预处理；（2）流程简单，占地少；（3）可针对性选择化学吸收及物理吸收，吸收效果较好。（4）投资运行费用低；缺点：（1）对溶剂成分选择性大；（2）需对废气处理产生的吸收废水进行处理.2 2 试验方案试验方案 本文以安徽某造纸厂造纸烘干车废气为试验对象，该废气不仅具有造纸废气种类繁杂，还具有温度高烟温 80，湿度高，风量大，臭味浓度低等特点，本实验采用方法是将干燥车间的废气采用抽风机抽出，分别采用不同处理手段并检测臭气的脱除效率。试验路线如图 1 所示，通过开启不同的洗涤塔、高能等离子净化模块、光催化模块，分别测定不同条件下模块入口、出口臭味及 VOCs 浓度。烟气入口条件：烟气量 1000Nm3，臭气的入口浓度为9000-18000（无量纲），VOC 入口浓度为 60mg/Nm3，烟气温度 80。2.1 试验设备 风机一台，风量流量 1000Nm3/h,压力 2500PA；洗涤塔 4台 DN600，高度 1800 材质 PP,二层球型填料,下进,上出,布置除雾器，下部配浆液箱和循环泵接口；高能离子净化器一台;UV 光催化氧化设备功率为 12kW，配置 24 组特制 C 波UV253.7nm、185nm 波段紫外光（150W 汞齐石英管）型废气治理专用紫外灯管，配置纳米二氧化钛催化剂组件 5m2；生物菌液主要由假单胞菌、诺卡式菌、黄杆菌、放线菌、真菌、氧化亚铁硫杆菌、氧化硫硫杆菌等俊红的混合液 0.4%；氢氧化钠溶液，PH11-12；双氧水溶液，PH 值 2-3，ORP 值 432；次氯酸钠溶液，PH 值 2-3，ORP 值 720。检测仪器采用的是气质联用仪 GCMS-QP 2010SEO20535500740SA。VOCs 检测方法采用固相吸附-热脱附/气相色谱-质谱法 HJ734-2014，检出最低量为(采样 300ml)0.001 0.01mg/m3；臭气检测方法为三点比较式臭袋法 最小检出两为 10。图图 1 1 试验工艺路线图试验工艺路线图 2.2 试验结果 单开启一个模块，关闭其他装置，测试实验结果如下图2 所示。图图 2 2 各装置脱除效率各装置脱除效率%图 2 可以明显看出高能离子装置比较效果差，原因主要是造纸晒干车间湿度大，温度高达 50，严重影响高能离子装置的正常运行，说明高能离子装置不合适高湿高温的造纸废气治理。生物酶法效果比高能离子装置好，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约，二、恶臭气体水溶性不一，受到恶臭气体在液相溶解扩散速度的限制，在工业应用快速洗涤的条件下，生物酶洗涤法不适合。光催化装置和前两种小比较效果有里显著的提高。效果达到 26.71%，但光催化法也不适合本实验高湿的废气，光催化法的光催化剂需要紫外光的照射，实验过程发现水汽容易在光催化板表面凝结粘附灰尘，影响光催化板的正常工作，另外紫外光灯在潮湿湿度大情况下极易损坏影响该装置长周期运行。脱除效果最好是次氯酸钠溶液和双氧水洗涤，两者洗涤原理相同，均采用氧化剂的强氧化性，在酸性条件下，次氯酸钠的氧化性明显高于双氧水的氧化性，洗涤效率高达 41%，想要达到 95%以上的脱除效率，已经得单一方法不能实现，因此考虑采用多种方法联合应用的方式。268 许 艳：造纸厂废气治理工艺路线选择及应用 从上述结果得出已经得单一方法不能实现，酸碱洗涤效果最好。因此考虑采用多种方法联合应用的方式。以下实验采用酸碱洗涤方式采用多种方法联合使用方式比较实验效果。（1）工艺路线：采用三种洗涤模式次氯酸钠+次氯酸钠+氢氧化（2）工艺路线：次氯酸钠+氢氧化钠（3）工艺路线：双氧水+次氯酸钠+氢氧化钠 试验数据如图 3 所示 图图 3 3 多种方式联合应用效果图多种方式联合应用效果图 从上图可以看出三级洗涤次氯酸钠溶液+次氯酸钠溶液+氢氧化钠溶液效果最好，不管是臭气还是VOC都能达到90%以上的，两级洗涤次氯酸钠溶液+氢氧化钠溶液效果稍差，臭气和 VOC 治理效果分别为 88.3%，83%，两级双氧水溶液+氢氧化钠溶液洗涤方式对臭气和 VOC 治理效果分别为86.5%，86.7%。3 3 结结 论论 造纸废气治理的方式中，造纸废气想要达 9 0%以上的脱除效率，单一方法不能实现，需要多种方式连用，试验发现三级洗涤次氯酸钠溶液+次氯酸钠溶液+氢氧化钠溶液效果最好，不管是臭气还是 VOC 都能达到 90%以上的。参考文献参考文献 1 中国造纸协会.中国造纸工业 2021 年度报告J.中华纸业,2022,45(11):56-59.2 Gavrilescu D.Environmental impact of pulp and paper millsJ.Environmental Engineering and Management Journal,2012,11(1):81-86.3 骆雪萍,颜进华,陈宇宁,等.亚硫酸盐法制浆废 气的分析检测J.广东微量元素科学,2008,15(9):54-56.4 废纸生产瓦楞原纸企业不同区域的异味源气体成分分析J.天津造纸,2019(2):21-26.5 张丹.我国城市大气污染现状及防治对策J.中国资源综合利用,2019,37(12):156-158.6 唐黎标.新形势下造纸行业存在的问题与环保新要求J.造纸装备及材料,2019,48(01):3-4.（上接第（上接第 272272 页）页）_ 在线检测仪执行挥发性有机物无组织排放控制标准GB37822-2019 监测要求，监测排口 NMHC 达到合格。6 6 结束语结束语 综上所述：焦化厂产生大量 VOCs，这些 VOCs 对环境及工人的健康产生不利影响。各企业亟需对各工段废气进行治理，处理后的尾气需达到国家标准才能排放。现阶段焦化厂化产区域 VOCs 收集治理主要采用洗涤+燃烧的组合方式，粗苯工段主要采用引入负压技术，各种技术都有其各自的优缺点，应根据各企业本身的实际情况选择 VOCs 的治理方式。参考文献参考文献 1 郑梦.化产区域 VOCs 深度治理J.节能环保,2019,6(014):45-48.2 聂娟.凌钢焦化厂 VOCs 治理工艺J.冶金动力,2020(11):27-29.3 李连钰.焦化厂化产区域 VOCs 治理技术及应用分析J.煤化工,2020,48(4):55-58.4 炼焦化学工业污染物排放标准：GB16171-2012S.