高校實(shí)驗(yàn)室廢氣處理工程研究

文/王鵬飛 武漢科貝科技股份有限公司 湖北鄂州 436070

許多高校的實(shí)驗(yàn)室廢氣直接排放，對環(huán)境危害較大，實(shí)驗(yàn)室廢氣的成分復(fù)雜，且種類較多。我國最新的《環(huán)境保護(hù)法》規(guī)定，有毒有害的實(shí)驗(yàn)室廢氣必須收集處理達(dá)標(biāo)后方可排放，因此對實(shí)驗(yàn)室廢氣處理相關(guān)的研究需要提上日程。

1、高校實(shí)驗(yàn)室廢氣特征

1.1 種類及成分復(fù)雜

高校實(shí)驗(yàn)室會經(jīng)常進(jìn)行化學(xué)實(shí)驗(yàn)，藥劑種類較多且成分復(fù)雜，主要分為兩類。一類是無機(jī)污染物，氯化氫、溴化氫、硝酸等，另一類是有機(jī)污染物，二氯甲烷、乙酸乙酯、丙酮等。由此可見高校實(shí)驗(yàn)室廢氣成分復(fù)雜，處理工作進(jìn)行困難。

1.2 排放不穩(wěn)定

高校實(shí)驗(yàn)室使用的廢氣處理設(shè)備通常有固定式通風(fēng)柜和可移動的集氣罩配合使用，在實(shí)驗(yàn)室開啟排風(fēng)系統(tǒng)時實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部的廢氣才會排放，因此大部分高校實(shí)驗(yàn)室廢氣排放時間成間歇性，時長無法固定。

1.3 量大且濃度低

國內(nèi)高校實(shí)驗(yàn)室的廢氣普遍使用敞開式集氣罩收集，為提高收集效率，需要注意將集氣罩口風(fēng)速提高，此外高校實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)計量不高，因此具有量大但濃度較低的特點(diǎn)。

2、高校實(shí)驗(yàn)室廢氣處理工程特點(diǎn)

高校實(shí)驗(yàn)室的用途是師生科研，因此對廢氣處理工作的質(zhì)量和效果要求更高，不僅應(yīng)保障廢氣排放達(dá)到國家規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，還要去除室內(nèi)異味，削弱對實(shí)驗(yàn)室正常使用的影響。高校同時實(shí)驗(yàn)室為廢氣處理設(shè)備的預(yù)留空間十分有限，因此處理工程需要面對較大挑戰(zhàn)[1]。

3、高校實(shí)驗(yàn)室廢氣處理工程設(shè)計

3.1 集氣風(fēng)量設(shè)計

針對高校實(shí)驗(yàn)室廢氣排放的特點(diǎn)，廢氣收集風(fēng)量可以從兩個方面進(jìn)行設(shè)計，一方面是通風(fēng)柜氣量設(shè)計，以某藥學(xué)院的實(shí)驗(yàn)室廢氣處理工程為例，該工程根據(jù)面風(fēng)速對排風(fēng)量大小進(jìn)行了設(shè)定，其中面風(fēng)速取值一般在0.3-0.5m/s之間，該實(shí)驗(yàn)室設(shè)計時通過公式Q=S×V×h×μ=L×H×V×3600×μ計算得知單臺通風(fēng)柜量取值為2000m3/h，此公式中各項(xiàng)內(nèi)容如下：Q=排風(fēng)量，單位設(shè)計為m3/h；S=操作窗面積，單位為m2；V=面風(fēng)速度，單位m/s；h=通風(fēng)柜長，以m為單位；H=操作窗高度，單位為m；μ=安全系數(shù)。該校實(shí)驗(yàn)室通風(fēng)柜規(guī)格全部為1800×850×2350，經(jīng)測量得知實(shí)驗(yàn)室面風(fēng)速為0.35m/s，操作窗高度統(tǒng)一為0.8m。最終確定安全系數(shù)去1.1，由以上數(shù)據(jù)代入公式后獲得了最終通風(fēng)柜風(fēng)量。

另一方面是廢氣集氣罩氣量設(shè)計，該數(shù)據(jù)需要通過集氣罩口的風(fēng)速確定，我國高校實(shí)驗(yàn)室集氣罩口風(fēng)速取值一般是1-2m/s，此數(shù)據(jù)同樣需要利用固定公式計算，即Q=π×R2×V×3600×μ。該校實(shí)驗(yàn)室的集氣罩規(guī)格均為φ300，經(jīng)測量該校實(shí)驗(yàn)室集氣罩口風(fēng)速為1.8m/s，取安全系數(shù)為1.1的值代入公式，式中Q=排風(fēng)量；R=罩口半徑；V=罩口風(fēng)速；μ=安全系數(shù)，經(jīng)計算可得出結(jié)果，該實(shí)驗(yàn)室的集氣罩風(fēng)量為500m2/s。

3.2 廢氣處理工藝

高校實(shí)驗(yàn)室常見的廢氣污染物有兩類，一類是有機(jī)廢氣，另一類的無機(jī)廢氣，目前廣泛使用的處理方式為回收和銷毀。主要處理技術(shù)如下，第一是吸收法，指使用化學(xué)中和的原理對實(shí)驗(yàn)室廢氣中的水溶性、酸堿性廢物進(jìn)行吸附處理。第二是吸附法，指使用吸附能力較強(qiáng)的吸附劑對實(shí)驗(yàn)室廢氣中的污染物進(jìn)行吸收處理。第三是生物法，指將廢氣溶解到水中在使用微生物進(jìn)行處理。第四是光催化，在紫外線照射的作用對廢氣進(jìn)行光合作用，達(dá)到降解污染物的效果。第五是等離子，即使用對廢氣增加電壓的方法處理廢氣。此外還有冷凝法、燃燒法等常見廢氣處理技術(shù)。

實(shí)驗(yàn)室廢氣中含有的污染物成分較多，主要是氯化氫、溴化氫等，同時還有甲醇、乙醇等揮發(fā)性污染物，因此在設(shè)計廢氣處理工藝時應(yīng)綜合考慮兩種類型的污染成分，由于無機(jī)物的處理過程較為簡單，因此處理方法以水吸收法為主，而揮發(fā)性有機(jī)物的性質(zhì)差異性較大，處理方式也比較多樣化。依舊以某藥學(xué)院為例，該學(xué)校的實(shí)驗(yàn)室中廢氣成分主要為揮發(fā)性有機(jī)物，在設(shè)計處理技術(shù)時使用的是將冷凝法、吸收法、燃燒法等幾種處理方式相結(jié)合的處理方法，以促使該實(shí)驗(yàn)室的廢氣達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。

3.3 廢氣處理設(shè)備

以某藥學(xué)院為例，該學(xué)校實(shí)驗(yàn)室原有的廢氣處理裝置占地面積較大，為提高實(shí)驗(yàn)室空間利用率，在飛處理設(shè)備選擇是將其原有的處理設(shè)備換成了一體化廢氣處理裝置。同時新的廢氣處理設(shè)備中的填料選擇按照該校實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的廢氣類型設(shè)計，使用了SDG-2吸附劑，有效使該實(shí)驗(yàn)室廢氣吸收效果得到了提升。且該實(shí)驗(yàn)室廢氣中酸性成分較多，因此吸附劑選擇上使用的是吸收效果較強(qiáng)的氫氧化鈉堿液。而對于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的有機(jī)廢氣選擇的吸附劑材料為活性炭顆粒、硅膠等，不僅方便在廢氣吸附裝置內(nèi)填裝更換，阻力也比一般的填裝材料更低。

3.4 廢氣處理系統(tǒng)

實(shí)驗(yàn)室廢氣處理系統(tǒng)需要注意兩方面的設(shè)計內(nèi)容，一方面是自動添加堿液，實(shí)驗(yàn)室廢氣處理工作需要專人負(fù)責(zé)添加堿液，為減少人工投入可以設(shè)計自動添加程序，當(dāng)設(shè)備中循環(huán)箱的PH值低于設(shè)定數(shù)值自動添加系統(tǒng)就會開始工作直到PH值達(dá)到設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)。另一方面是風(fēng)機(jī)和水泵的控制，實(shí)驗(yàn)室廢氣處理設(shè)備可以在實(shí)驗(yàn)室設(shè)立遠(yuǎn)程開關(guān)，將風(fēng)機(jī)與水泵使用一個開關(guān)聯(lián)合控制，同時使用管道靜壓調(diào)整風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。

3.5 預(yù)防二次污染

一體化廢氣處理裝置使用時會定期產(chǎn)生廢液，為防止二次污染，高校實(shí)驗(yàn)室應(yīng)將廢液交由第三方作危險品處置，此外實(shí)驗(yàn)室廢氣處理設(shè)備在工作時會產(chǎn)生噪音，因此高校實(shí)驗(yàn)室的處理設(shè)備上應(yīng)安裝消音器，或?qū)L(fēng)機(jī)放置在隔音箱內(nèi)，避免在運(yùn)行過程中產(chǎn)生過大噪音污染[2]。

結(jié)語:

綜上所述，高校實(shí)驗(yàn)室廢氣收集處理均有一定難度，本文設(shè)計的實(shí)驗(yàn)室廢氣處理工程不僅突破了高校的實(shí)驗(yàn)室廢氣處理困難，還有效避免了二次污染的現(xiàn)象產(chǎn)生，對常見的實(shí)驗(yàn)室廢氣處理效率達(dá)到了國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。