UV光催化联合活性吸附处理煤化工污水废气效果探究.pdf

总第2 13期2023年第8 期环境治理UV光催化联合活性吸附处理煤化工污水废气效果探究（晋控煤业金鼎活性炭山西有限公司，山西大同0 37 0 0 1）摘要：为进一步提升煤化工企业的污水和废气处理效果，本次研究以某煤化工企业废气排放超标的实际情况着手，并参考既有研究经验，整合了洗涤净化、UV光催化净化和活性炭吸附三类污水废气处理技术，构建了UV光催化联合活性吸附的处理工艺，实现对该企业污染物的有效处理。从实际处理效果来看，氨气平均浓度和硫化氢平均浓度分别降低了8 8.6%和9 9.6%,其优势较为突出，预计该工艺在今后也将具有一定的实践应用价值。关键词：UV光催化；活性吸附；煤化工；污染物处理中图分类号：X7840引言在煤化工生产过程中,因其自身原材料和工艺的客观因素限制，其极易产生大量的污水和废气，这些污水和废气必须经过必要的环保处理后方可进行排放 。从目前的经验来看,以往采用的净化沉淀过滤等方式效果较为有限，难以满足当前环保的实际需要。为有效突破上述局限问题，就应当采用各种新技术方法，并对其进行整合，以提高煤化工污水废气的处理效果 2 。目前基于UV光催化和吸附处理的复合型污水废气处理技术模式较具可行性，可以此为基础做进一步探究。1项目概况某煤化工企业主营业务为各种精细化工产品生产,由于其主营业务的特殊性,其在生产过程中耗费的水资源较为突出，并产生了大量废水。为实现对废水的处理效果最大化，以往该企业主要应用常规的污水净化沉淀过滤方式进行污染物处理,其取得了一定的净化效果。但在净化过程中，也同时产生了较多的挥发性气体，特别是氨和硫化氢两类气体的含量偏高,近期的抽样测试显示，当前该企业排放的废气中，平均氨质量浓度为6.1mg/m,平均硫化氢质量浓度为9.3mg/m,两项指标均显著超出排放标准，需要对此问题进行针对性处理。就此，企业经研究后决定,采用UV光催化和吸附相结合的方式进行处理，基本流程如图1 所示。收集废气图1本次煤化工废气处理工艺流程图如图所示，在该方案模式下,其主要工艺流程如下：在污水处理过程中产生的废气进人洗涤塔进行净化处理；初步净化后的废气进入UV光催化模块中，在光催化作用下，大部分有机物均得到富集和处理；收稿日期：2 0 2 3-0 3-0 8作者简介：赵媛，女，19 9 1年出生，毕业于太原理工大学，本科，工程师。山西化工Shanxi Chemical Industry赵媛文献标识码：A处理后废气中残存的异味杂质进入活性炭中得到吸附,以除去异味,达到排放标准；达到排放标准后的气体经过引风机，引入烟肉内进行外排。2主要工艺流程要点2.1氵洗涤塔洗涤结合实际需要，并参考以往的大量研究文献后，本次采用酸碱洗涤法进行洗涤，并创建两级洗涤塔。在洗涤塔中，具体操作流程如下：在洗涤塔运行过程中，控制废气通过装有填料的洗涤塔进行净化过滤，并使用喷淋系统，将药剂溶液不断喷洒至填料顶部，而后药剂溶液受到重力影响，自上而下覆盖所有填料，以实现废气与药剂的充分反应 3。同时在该洗涤塔中，药剂溶液为循环使用模式，通过化学传感器对洗涤塔内反应环境中的pH值进行实时监测,并根据监测结果自动补充药剂,确保洗涤塔的长期平稳运行 4。在第一级洗涤塔中，主要作用是对硫化氢气体的充分吸收,因此该洗涤塔配备装有强氧化剂和碱性药剂的循环水槽，水槽上方设置进气口和布气装置，以提升废气与药剂的反应效率，在气体的流动过程中，气体经过装有聚丙烯拉西环材料的填料层，确保反应发生在填料层，提升气相与液相之间的反应效率，该阶段主要反应为硫化氢与氢氧化钠之间的反应,最终生成相对稳定的硫化钠,以除去硫化氢气体。在第二级洗涤塔中，主要作用是对氨气的充分吸收。因此在二级洗涤塔下侧的循环水槽内加人浓度为UV活性炭洗涤塔光催化外排烟窗Total 213No.8,2023D0I:10.16525/14-1109/tq.2023.08.085文章编号：10 0 4-7 0 50(2 0 2 3)0 8-0 2 17-0 23mol/L的硫酸溶液，其基本运行流程与第一级洗涤吸附塔相同,以此实现对氨气的吸收,将其转化为相对稳引风机定的硫酸铵。2.2UV光催化处理在经过洗涤塔处理后，氨气和硫化氢气体得到了充分处理，但此时的处理后废气中仍然含有一定量的污染性有机物，需要对此做进一步处理,因此本环节采用UV光催化处理技术，其核心部分为新型高效挥山西化工第43卷发性有机物(VOCs)治理技术,在该项技术下,应用高效催化剂进行处理。该催化剂的制备工艺流程如下：称取一定量的十六烷基三甲基氯化铵（CipH42CIN),加人适量去离子水搅拌溶解，记作A溶液；其次称取一定量的磷钨酸,加入适量去离子水搅拌溶解后记作B溶液。而后将B溶液缓慢加人到A溶液中,在2 5下搅拌1h，反应结束后使用去离子水进行多次洗涤和抽滤，并将抽滤洗涤后的物质置于8 0 下的真空干燥箱中进行干燥，即可得到催化剂。本次制备得到的催化剂主要在紫外光条件下对相关的污染性有机物进行催化分解。基于此原理,研究人员对这些有机废气分子中的主要化学键键能进行分析，分析结果如表1所示。表1废气中有机物分子的主要化学键键长与键能化学键键能/键长/pm化学键类型键长/pm类型(k J/mol)C-C154C=C134C-H109C-0143N-O146S-H135C-S182S-S207根据前期的测定可知,本次所制备的UV光催化材料所发射的光子最高能量达到7 0 4kJ/mol，明显高出上表中任何一种化学键的键能,因此从理论角度来讲,废气中的化合物均能够全部裂解。在此基础上，废气还会受到UV-D波段内真空紫外线的作用，使得裂解后的成分与臭氧分子发生反应,生成二氧化碳和水等无毒害且稳定的物质。2.3活性炭吸附在经过洗涤塔和UV光催化处理后，废气中的绝大多数污染成分将得到显著处理，但由于煤化工废气成分的复杂性，因此在经过以上步骤处理后,仍存在一定含有异味的有机化合物和粒径较大的颗粒物。为进一步提升废气排放的环保水平，研究人员增设活性炭吸附处理模块,对上述残余的污染物进行吸附。基于此，在本环节中，所使用的活性炭材料采用蜂窝状的大块颗粒碳，具体如图2 所示。图2 蜂窝状颗粒型活性炭如图所示，本次所选用的蜂窝状颗粒型活性炭在结构上与常规活性炭材料存在显著差异。具体来看，这种材料具有较大的比表面积，具有发达的孔隙结构，还有吸附性能良好、机械强度高、易反复再生、造价低等特点，在处理煤、重油燃烧生成的烟气时,这种活性炭可以有效将有害物质吸附除去，可以应对以上几个环节中没能除去的硫化物、氨化物和有机物残留,是防止废气中的有害成分扩散到大气中的最后一道屏障,还能够高效过滤废气中的污染物,从而有效祛除废气中的异味等污染成分，以此更好实现环保目标。3应用效果分析在以上三个工序流程要点设计完成后，工程人员按照图1中的流程，将以上三个处理模块进行整合，组建UV光催化联合活性炭吸附的煤化工废气废水处理流程，并将其投人到实际运行当中，使之满负荷键能/运行30 d。在运行过程中发现，各个工艺处理单元均(kJ/mol)332O-H6110-04140-0326C-O(CO2)230N-H339N=O272C-S(CS,)268H-C198148120120101114182127464146498728389607577431保持正常运行状态。就此，对该煤化工企业正常工作时7 d内的废气排放指标进行监测，监测结果如表2所示。表2 新技术应用后的入口及出口处废气物质含量单位：mg/ms入口出口测点编号p(NH,)15.825.636.246.456.0从表3的数据可见，在应用本次UV光催化联合活性炭吸附的煤化工废气废水处理工艺后，两种主要废气成分均得到显著降低，经初步计算后得知,氨气平均质量浓度和硫化氢平均质量浓度分别降低了88.6%和9 9.6%，效果较为显著，同时也使得两项主要处理结果指标降低至污染物排放标准要求之内。从实际运行效果来看，该净化工艺流程相较于常规污水废气处理方案，具有更为突出的优势，简单便捷，极大提升了煤化工企业的环保水平。4结语整体来看，在本次研究中,基于某煤化工企业废气排放超标的现状，提出了基于UV光催化联合活性炭吸附的煤化工废气废水处理工艺,用于该企业的污水处理。该工艺整合了洗涤净化、UV光催化净化和活性炭吸附三个主要环节。从实际处理效果来看,氨气平均质量浓度和硫化氢平均质量浓度分别降低了88.6%和9 9.6%，取得了相对较优的处理效果，表明该净化工艺流程相较于常规污水废气处理方案，具有更为突出的优势,该工艺也有望在今后的煤化工企业环保建设中得到进一步的应用。(下转第2 2 1 页）p(HS)测点编号p(NH,)9.219.629.639.8410.05p(H,S)0.6300.0380.6300.0360.6800.0400.7700.0380.7200.0372023年第8 期徐双全：焦化厂焦炉烟气脱硫脱硝技术的应用研究221Application Research on Desulfurization and Denitration Technology of Coke Oven Flue Gasin Coking PlantXu Shuangquan(Shanxi Coking Group Co.,Ltd.,Hongtong Shanxi 041600,China)Abstract:The development of the coking industry is relatively extensive,and the coke oven flue gas emitted during the production processcontains a large amount of pollutants such as SO2 and NO2.The flue gas composition is complex,and the working conditions fluctuategreatly,making flue gas treatment difficult.In order to meet environmental protection requirements,combined with the actual requirementsof national environmental protection,an in-depth analysis was conducted on common stamping coke oven flue gas desulfurization anddenitrification technologies,including wet,dry,and semi dry desulfurization technologies,and nano ceramic low-temperature denitrificationSCR method denitrification technology.The process flow and application advantages of each process technology were studied in depth,inorder to provide useful guidance and reference for coal chemical production enterprises.Key words:coke oven flue gas;desulfurization and denitrification technology;SCR method for denitrification(上接第2 16 页）2胡旭，何亮，曹特，等.富营养化湖泊围隔中重建水生植被及其生态效应 J.湖泊科学,2 0 14,2 6(3)：349-357.3孙陆宇,温晓蔓，禹娜，等.现场围隔及其在水域生态学研究中的应用 J.水生