淺談制藥企業實驗室廢氣處理設施

何 聽

（江蘇海岸藥業有限公司，江蘇蘇州215000）

0 引言

近年來，隨著環保形勢日趨嚴峻，國家及不同省份地區相繼發布了對大氣污染的防治規定。例如，面對嚴峻形勢，江蘇省生態環境廳迅速出臺《進一步加強大氣污染防治工作方案的通知》，在原有常規工作的基礎上，突出加強VOCs管控和治理，針對醫藥、化工、包裝印刷等重點行業，檢查VOCs處理設施運行、廠區無組織排放及低VOCs含量原輔材料源頭替代情況。

《揮發性有機物無組織排放控制標準》（GB 37822—2019）及《制藥工業大氣污染物排放標準》（GB 37823—2019）均要求“NMHC初始排放速率≥3 kg/h時，應配置VOCs處理設施，處理效率不應低于80%”；《制藥工業大氣污染物排放標準》（GB 37823—2019）要求“實驗室應使用通風櫥（柜）或局部氣體收集，廢氣應排至VOCs收集處理系統”。

《制藥工業大氣污染物排放標準》（GB 37823—2019）中，大氣污染物排放限值如表1所示（有組織排放控制要求，無組織可閱規范）。

表1 大氣污染物排放限值 單位：mg/m3

1 實驗室廢氣種類

實驗室檢驗過程中使用到乙醇、甲醇、乙酸乙酯、乙腈、丙酮、鹽酸、硫酸、甲苯、甲醛等化學試劑，會產生少量非甲烷總烴、丙酮、氯化氫、甲苯、甲醛、硫酸霧等氣體。

2 實驗室一般采用工藝技術原理

2.1 活性炭吸附原理

活性炭是一種經特殊處理的炭，將硬果殼、木材等有機原料在隔絕空氣的條件下高溫加熱至800 ℃左右，以降低非碳成分，然后與氣體反應，使其表面被侵蝕，產生微孔發達的結構。由于活化的過程是一個微觀過程，大量的分子碳化物表面侵蝕是點狀侵蝕，所以活性炭表面有無數細小孔隙，具有很強的吸附能力?；钚蕴勘砻娴奈⒖字睆酱蠖嘣?～50 nm，即使是少量的活性炭，也有巨大的表面積，每克活性炭的表面積可達700～1 500 m2，所以能與氣體、雜質充分接觸。碰到微孔，氣體、雜質將被吸附，所以活性炭能吸去有機廢氣、臭味、煙霧。

活性炭對廢氣的吸附過程還涉及另一個物理吸附原理，也稱為“范德華吸附”（它是吸附質和吸附劑以分子間作用力為主的吸附）。作用力是如活性炭固體表面與氣體分子之間，以及已被吸附分子與氣體分子間的范德華引力，包括靜電力、誘導力和色散力，外加風機機械力的作用，分子不停運動，當某個分子被吸附到微孔后，由于分子間相互吸引，其他分子也將連續被吸附。另外，一般在低溫條件下活性炭吸附速度快。

活性炭填裝箱體及外形圖如圖1所示。

圖1 活性炭箱設備圖

2.2 噴淋塔工作原理

噴淋塔屬兩相逆向流填料吸收塔，如圖2所示。具體處理流程如下：廢氣氣體收集→塔體廢氣入口→進入塔體（在通風機的動力作用下，充滿進氣段）→通過均流段→第一級填料吸收段（在填料的表面上，氣相中污物與液相中物質發生化學反應）→貯液槽（生成物多數為可溶性鹽類）→未完全吸收的廢氣再進入第一級噴淋段（噴淋段中吸收液從均布的噴嘴高速噴出，呈無數細微霧狀水滴與氣相接觸發生化學反應）→第二級填料段、噴淋段（同第一級，噴嘴密度、壓力、吸收氣體濃度范圍不同）→頂部除霧段（氣體中所夾帶的吸收液霧滴在此消除，得到相對干凈的空氣）→塔上端排氣管→下一級處理設備。

設備外觀如圖3所示。

3 工藝流程

處理工藝：堿洗（氧化劑）噴淋+除霧干燥+活性炭吸附+風機+7 m排氣筒，如圖4所示。

圖2 噴淋塔原理圖

圖3 噴淋塔外觀圖

圖4 工藝流程圖

3.1 堿液洗滌塔

廢氣進入堿液洗滌塔，氣體由塔下部進口進入塔內向上運動。噴嘴噴出的液滴向下運動（噴淋液中加有能吸附部分廢氣成分的藥劑）。同時塔內裝有填充料，增大了與氣體的接觸面積，使氣體與液滴充分接觸，達到洗滌、吸附廢氣的效果。經洗滌、處理后，氣體經過噴淋塔上出口去到下一設備。

3.2 除霧干燥設備

廢氣進入除霧器設備：在含有水霧的氣體高速向上移動時會經過安裝的除霧器，因氣體高速移動存在較大的慣性撞擊力，水霧與V型擋板及除霧填料相碰撞，水霧中水分子量大而被V型擋板阻擋聚集成大的水滴，水滴因重力原因自然下落，從而在V型擋板表面被阻擋分離，而氣體偶到V型擋板，在動力下可持續上升，經處理后由出口去到下一臺設備。

3.3 吸附箱體

吸附箱體的核心填料為活性炭，經過一定設施預處理后的有機廢氣，在風機的作用下到達吸附箱體，經均流孔板均流分布在活性炭的表面，依靠活性炭吸附原理，將有機廢氣吸附，達到凈化的目的，達到相關大氣污染物排放標準。

3.4 風機

根據所需風量、風壓及選定的通風機類型，確定風機型號；在確定風機型號時，考慮管道系統可能漏風，系統壓損有時計算不夠完善。選擇風機時可以考慮采用下式確定風機的型號：

式中：Q、ΔP為風機選型時的風量、風壓；L、P為系統中計算的風量、風壓；KL為風量附加安全系數，一般為1.05～1.1；KP為風壓附加安全系數，一般為1.1～1.2。

設計時考慮根據風量、功率、靜壓選擇風機。

4 結語

生態環境部辦公廳印發的《重點行業揮發性有機物綜合治理方案》要求鼓勵企業采用多種技術組合工藝，提高VOCs治理效率。所以，企業開展大氣污染防治工作，要根據車間排放廢氣成分選擇處理方案，在達標排放條件下，盡可能選用投資少、運營成本低的處理工藝。必要時，企業相關部門可組織邀請環保專家論證，充分評估組合處理工藝方案。