紫外光解技術應用于瀝青煙廢氣治理的研究

曾憲營（深圳市天浩洋環保股份有限公司，廣東　深圳　518109）

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紫外光解技術應用于瀝青煙廢氣治理的研究

曾憲營
（深圳市天浩洋環保股份有限公司，廣東深圳518109）

摘要：在不同運行功率和運行時間條件下，使用“噴淋+紫外光解”工藝，分別利用184.9nm有極和無極汞燈處理瀝青煙廢氣。結果證明，在相同功率條件下，無極紫外的性能遠小于有極紫外；在43m3/min風量，紫外燈功率4kW條件下達到VOC最佳去除效率，其中有極汞燈的VOC濃度從42.3ppm降至10.2ppm，去除率達到75.9%；非甲烷總烴從24.6mg/m3降至2.88mg/m3，去除率達到88.3%；顆粒物從29.7mg/m3降至3.2mg/m3，去除率達到89.2%；臭氣濃度（無量綱）從2317降至412，去除率達到82%，VOC去除效果較為穩定。

關鍵詞：紫外光解；瀝青煙；VOC；惡臭氣體

0. 引言

在工業生產中，經常會用到瀝青材料。在這些材料的儲存和使用中，會有大量的瀝青煙釋放到空氣中，瀝青煙中的主要成分為顆粒物和多環芳烴類等物質。雖然瀝青煙在排污總量中所占比例較小，但由于瀝青煙可以造成局部空氣污染，加之瀝青煙中含有大量的多環芳烴類化合物，對操作工人和企業周邊居民的身體健康帶來嚴重危害，所以瀝青煙對空氣的危害性不容忽視。

瀝青煙是一種VOC濃度不高卻極為分散的瀝青煙霧，通常認為用常規的方法不可能將其凈化，目前正在研究或得以應用的凈化方法有4種類型，即燃燒法、電捕法、吸附法和吸收法。

本研究分別采用微波無極紫外光解設備和有極紫外光解設備處理瀝青儲罐加熱產生的瀝青煙氣，以探索紫外光解設備對VOC、非甲烷總烴、顆粒物、臭氣濃度等的去除效果。相關資料顯示，微波無極紫外燈管比有極紫外燈管使用壽命長，光轉化效率高。本研究通過微波無極紫外技術與有極紫外技術對比，對國內紫外技術處理低濃度有機廢氣的實際效果進行分析。

1. 紫外光解工業試驗

1.1紫外光解原理

一般有機物或無機物的化學鍵鍵能低于610kJ/mol（碳碳三鍵、碳氮三鍵、碳氧雙鍵除外），184.9nm波長紫外線光子能量為647kJ/mol，這些物質在紫外線的照射下即可被裂解，生成新的物質（如·OH、·C、·H等等）；污染氣體一般為含氧混合物，如上原理，氧氣被紫外光能裂解生成具有氧化性的基團和臭氧；具有氧化性的基團與有機物裂解產物反應，最終生成CO2、H2O等物質。

1.2工藝流程（圖1）

在離心風機的作用下，廢氣經過噴淋塔，去除具有黏性的顆粒物質，剩余氣體成分進入紫外光解設備進行分解，分解后的產物與臭氧進行2～3秒的反應后由風機送至煙囪排放。在噴淋塔入口前設采用口，在進入煙囪前管道處設采用口。

圖1工藝流程圖

1.3實驗設備

小型軸流風機一臺，風量43m3/min；UV光解設備一臺，25支燈管，總功率4kW，分5組，可人工調節通電燈管的數量；微波紫外光解設備一臺，總功率4kW；小型噴淋塔一座；高度1.8m，直徑0.4m，配套小型循環水泵很連接管道若干；硬管30m，軟管15m，膠帶若干；插座一個。

1.4測試儀器

美國華瑞PGM7300便攜式VOCs檢測儀一臺，測量范圍0～5000ppm；深圳市科爾諾電子有限公司GT901系列便攜式O3檢測儀一臺，測量范圍0～50ppm；AR836+風速儀一套；卷尺（第三方公司同步檢測）。

1.5實驗步驟

（1）連接管路和電線，依次為瀝青罐出口管道連接、噴淋塔、UV光解、氧化管道。

表1不同運行功率有極紫外處理結果一覽表

（2）分別開啟有極燈管燈管功率0.8kW、1.6kW、2.4kW、3.2KW、4kW，觀察VOC變化情況。

（3）分別開啟無極紫外燈管功率0.8kW、1.6kW、2.4kW、3.2kW、4kW，觀察VOC變化情況。

（4）在最佳運行功率條件下，觀察進氣煙氣和反應管末端變化，第三方檢測現場測量，用氣袋采集氣體樣品。

表2不同運行功率無極紫外處理結果一覽表

表3第三方檢測數據一覽表

2. 結果與分析

2.1實驗結果

（1）分別開啟有極燈管燈管功率0.8kW、1.6kW、2.4kW、3.2kW、4KW，采用美國華瑞PGM7300便攜式VOCs檢測儀檢測有極紫外燈管在最佳功率下運行結果見表1。

（2）分別開啟有極燈管燈管功率0.8kW、1.6kW、2.4kW、3.2kW、4kW，采用美國華瑞PGM7300便攜式VOCs檢測儀檢測無極紫外燈管在最佳功率下運行結果見表2。

（3）第三方檢測數據見表3。

2.2實驗分析

（1）根據表1和表2可知，無論是微波無極紫外技術還是有極紫外技術，在運行功率增大時，VOC的去除率呈遞增趨勢，且變化趨勢逐漸趨于平緩。當運行功率增大到一定程度時，去除率的變化不明顯。

（2）通過表1與表2對比可知，在相同運行功率條件下，微波無極紫外燈管的去除率遠遠低于有極紫外燈管。目前國內微波紫外燈管的研究還沒達到理想的效果，需要業界繼續努力，加大研發力度。

（3）第三方檢測結果現場采用氣袋和微電腦平行采樣器采樣，測定前后流量和流速等，檢測指標為非甲烷總烴和惡臭。第三方檢測顯示（表3），有極紫外技術處理瀝青煙廢氣，非甲烷總烴去除率達到88.3%；顆粒物的去除主要為清水噴淋的作用，去除率達到89.2%；臭氣濃度去除率達到82%。

（4）工藝處理后VOCs檢測儀濃度結果降為10ppm左右，但是仍然存在一些白色煙霧，可能為噴淋塔帶出的水霧。

結論

本研究證實，紫外光解技術在處理瀝青煙等低濃度有機廢氣方面具有一定的可行性，尤其是較為成熟的有極紫外光解技術，在VOC去除方面表現出良好的性能，在惡臭氣體處理方面也具有優良的效果。無極紫外技術的研發還需業界加大力度。紫外光解技術在處理有機廢氣時需配套使用一些預處理設備，水噴淋是常用的一種。

噴淋洗滌法是一項成熟的低成本技術，但在實際應用中往往因為一些環保企業技術基礎的欠缺或為了壓縮成本造成去除率低、除霧層效果差等現象。在實際應用中，環保企業應扎實基礎，實實在在為客戶辦事，避免惡性競爭，造福人民大眾。

值得一提的是，使用“噴淋+紫外光解”工藝處理瀝青煙廢氣過程中，廢氣中一些黏性顆粒物質經預處理并不能完全去除，由于慣性力的作用，會附著在紫外燈管上，長期積累會影響燈管的效率。在紫外光解設備使用中需要定期對燈管進行清洗和維護。

參考文獻

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［3］謝鋤.惡臭氣體及工業煙氣光解凈化處理方法及設備［P］.中國專利：CN101161291.

中圖分類號：TF821

文獻標識碼：A