淺談工業廢水處置中的廢氣治理技術

錢冰冰

（蘇州優樂蜂環保科技有限公司，江蘇 蘇州 215000）

1 工業廢水處置中的常見廢氣種類

1.1 工業廢水的主要類別

在各種工業生產活動中，都會用到水，由于工業生產和技術應用的影響，使生產過程中產生的廢水出現了相對較大程度的危害。當前，依據廢水的實際污染根源分類，可以分為無機廢水、有機廢水、酸堿廢水等等，而若是以行業來劃分，則可以分為化工廢水、印刷廢水、電鍍廢水、制革廢水及一般性工業廢水等[1]。

1.2 廢水處理的主要形式

當前我國對于工業廢水處置的方式主要有物理處理，化學處理及生物處理等技術。物理性處理主要依據污染物的物理特性，在不改變廢水化學污染成分的前提條件下進行的處理，是充分利用物理學原理及相關知識，通過加入具有物理性質的物質，如：可以利用吸附及萃取技術對廢水進行處理。化學處理則主要是通過利用化學試劑對廢水進行處理，如：利用氧化原理對廢水進行沉淀、降解等，都屬于化學廢水處置方法。而生物處理法主要有生物吸附、活性污泥法及生物絮凝等。

1.3 廢水處置中產生的廢氣

一部分工業廢水中污染物的濃度比較高，例如紡織行業的廢水、制革行業的廢水等，其中會含有較多的含氮物質、含硫物質，所以在對這部分廢水進行處理時，無論是在預處理還是在生化處理過程中，都不可規避地會產生硫化氫氣體，并伴隨大量的惡臭氣味。此外，如果是化工類、制藥類廢水，其中的烴類物質在廢水處理活動中會揮發，并形成有機廢氣，也就是就是常說的VOCs。

2 廢水處理中產生廢氣的危害性探析

在對工業生產中形成的廢水實行處理時，經常會產生一些廢氣，其中，惡臭氣體以及VOCs（有機廢氣）是最常見的兩種廢氣，因此要著重對其危害性進行探討。

一方面，惡臭氣體種類繁多，目前已達4000多種，對人體及環境危害性較大，較為常見的主要是硫化氫，氨氣、苯乙烯、甲硫醇等物質。惡臭氣體不僅成分復雜，影響范圍也較大，如果不經有效地處理就釋放到環境中，那么當人們接觸到這類惡臭氣體時，就會對呼吸系統產生影響，嚴重時會出現出惡心、嘔吐的癥狀。如果這類惡臭氣體的濃度進一步增加，還可能影響血壓，甚至造成急性中毒等。經常接觸這些惡臭氣體還會造成內分泌系統功能發生紊亂，擾亂神經系統，影響精神狀態及機體代謝。此外，惡臭氣體除了對人類危害性比較大之外，對于植物的干擾也十分顯著，導致植物不能正常生長。

另一方面，VOCs常見的污染物質主要有芳香族化合物，碳氫類化合物以及酮類、酚類、醛類等含氧化合物。其不單氣味刺鼻，并且毒性也比較大，當人和動物長期接觸這種廢氣后，體內的器官極有可能出現病變，對大腦以及神經中樞系統造成傷害，例如誘發癌癥等。另外，VOCs大多具有一定的光化學活性，會對臭氧含量形成干擾，也是PM2.5形成的主要原因，繼而導致生態環境的損壞。因此，對工業廢水處理過程中產生的各種廢氣進行處理是十分必要的。

3 工業廢水處置中常見的廢氣治理技術

3.1 燃燒治理技術

燃燒治理是開展廢氣治理工作時經常用到的一種處理技術，也是廢氣治理效果較為明顯的一種廢氣處理方法，特別是對VOCs、惡臭廢氣的處置。通過燃燒處理技術進行處理成效極高且較為便捷。利用燃燒技術可以將工業廢水處理時產生的VOCs、惡臭廢氣在燃燒的作用下，轉變成一種對人體無害的物質后再進行排放，從而達到廢氣治理的目標。

目前常見的燃燒處理技術主要有蓄熱室焚燒（RTO）和催化燃燒。

3.1.1 蓄熱室焚燒法

蓄熱室焚燒法的原理是在高溫條件下，將廢氣中的有機物氧化達到凈化的目的，氧化后分解成水和二氧化碳。RTO一般由RTO爐體（包含蓄熱室和氧化室）、燃燒系統、蓄熱體等構成，該方法可以處理濃度較高且熱值高的廢氣，其中的蓄熱體可以將熱量進行回收用于廢氣的預熱環節，節能且環保，但該方法需要持續的輔助燃料補給以維持高溫燃燒需要達到的溫度，且設備易腐蝕，因此處置成本較高。

3.1.2 催化燃燒法

催化燃燒，顧名思義，即是通過催化劑的作用來完成廢氣的燃燒處理工作。該方法充分利用催化劑自身的特點，使廢氣在充分燃燒過程中分解，使復雜的化學成分變得更加簡單，再經過較為繁瑣的化學反應，最后只剩下二氧化碳與水兩種物質，不僅具備節能環保的特點，同時也具有較高的處理效能。在催化劑的作用下，廢氣不僅能被充分燃燒，而且可以在較低的燃點下進行燃燒，減少了燃料的使用量。但此種處理形式對于設備的要求較高，不但設備環境要耐氧化及耐高溫，且更要具備較強的抗干擾能力，才能使整個處理工藝更加順暢，提升整體治理的品質。

3.2 吸附技術

吸附技術也是工業廢水處理過程中處理產生廢氣的關鍵技術，吸附技術主要應用活性炭作為吸附材質。活性炭具有強大的氣體吸附能力，不但可以對有毒氣體進行吸附，還具備較好的除異味功效，因此對于惡臭氣體的處理效果極佳。由于活性炭材質表面為較多的孔隙結構，可以對小分子氣體進行充分吸收，并通過對惡臭氣體進行預處理的方式，達到較好的廢氣治理效果。在實際應用時，技術實施的過程較為簡單，可以滿足多種氣體排放標準的要求。但活性炭在使用后，需及時進行清理及更換，因而維護成本較高，如果不進行合理的控制，還可能產生二次污染，導致吸附技術應用的難度增大。

3.3 生物處理技術

該技術主要是在一定條件下，通過微生物對污染氣體進行降解，并利用廢氣中的成分（如氮、磷、硫等）作為微生物自身生長的營養物質，使廢氣成為無毒害作用的氣體或其它穩定的物質。在利用微生物進行廢氣處理時，氣體污染物首先與微生物接觸，將生物體自身的作用傳到生物體的內部，再利用微生物正常的代謝作用分解有毒氣體。

生物處理技術一般有洗滌法、過濾法和滴濾法三種，生物洗滌處理采用活性污泥進行廢氣降解。生物過濾和滴濾處理均采用生物活性填料進行降解。

利用生物處理技術需要根據廢氣種類及成分選擇預處理工序。如除油預處理，是經脫油層去除廢氣中油類等物質；洗滌預處理是去除廢氣中可能含有的顆粒物，并充分利用處理設施的塔狀結構及具備特殊性能的填料減少氣體整體的濃度值，為后續的廢氣治理工作打下堅實的基礎。

經預處理后的廢氣進入生物塔，對預處理后的氣體進行生物化處理，并對有毒氣體進行充分地降解。然后，通過負壓離風機避免毒害氣體外漏，更好地保護了環境。最后通過排放塔將達到排放標準的氣體進行排放。

3.4 吸收處理

吸收處理主要指噴淋塔洗滌吸收處理。由于惡臭和VOCs廢氣中含有可溶于水的成分，通過氣體、液體大面積接觸，氣體中的污染物被吸收至液體中得以去除，通過氣液接觸后的潔凈氣體排至大氣中，達到去除污染物的目的。

污水站的廢氣經收集（一般為加蓋收集）后，通過風機將廢氣引至噴淋吸收塔內部，進行氣液逆向吸收，即液體（一般為水）自塔頂以霧狀形式向下噴灑，廢氣則向塔頂擴散，達到氣、液充分接觸，從而完成物理吸收，經處理后的潔凈氣體由洗滌塔上端排氣管道排出。

一般情況下，為提高處理效率，會在洗滌塔內設置填料層，以增大氣液混合度。也可以根據廢氣種類，在吸收液中加入可與廢氣反應的化學藥劑，如酸液，堿液等，使其與廢氣發生反應，進一步去除有害物質。

噴淋洗滌法優點為操作簡便，且日常的維護都較為簡單，主要成本即化學藥劑的使用。該方法常常用在廢氣的預處理工段，對于成分復雜、濃度較高的廢氣，由于超過洗滌吸收飽和限度，并不能達到很好的處理效果。

3.5 臭氧氧化處理

依據氧化工作的原理，應用強氧化劑臭氧，使廢氣充分進行氧化作用，在該過程中，臭氧分解產生活性氧，活性氧與廢氣反應產生相應的氧化物質，如：水、二氧化碳等物質，使污染性物質轉化為無污染物質。在參與有機物廢氣氧化反應過程中，臭氧反應速度快，且無二次污染[2]。

由于單一地選擇臭氧進行氧化處理，會需要較高濃度的臭氧，且氧化去除污染物所需的時間較長，因此一般選擇臭氧催化氧化技術。通過選取催化劑，與臭氧結合，使臭氧在催化劑作用下分解成強氧化性的中間物質，以提高單位時間內的臭氧氧化能力。

臭氧催化氧化反應過程主要包括兩部分，臭氧分解以及有機物的氧化。其機理是通過催化劑的作用，使臭氧分解成具有強氧化性的自由基[3]。該處理工藝需要有源源不斷的臭氧供給，一般由臭氧發生器主機及催化處理裝置構成。臭氧氧化處理易于操作，運維也較為便捷，且其催化物料使用周期長、耗能低。但是需要對廢氣進行預處理，要經過去除顆粒物、酸堿性物質等工序。

3.6 低溫等離子體

等離子體是由大量的帶電粒子組成的離子化氣態物質，是繼氣態、固態、液態之后的物質形態的第四態。無論哪種氣體，在合適的條件下，都會產生相應的電離現象[4]。該處理方法主要通過放電過程產生的低溫等離子體，其具有較高的電子能量，并含有大量的激發態粒子，空氣中的水分子、氧氣分子也會在電場作用下產生氫、臭氧、羥基氧等活性基團，各種氣體分子組團在等離子體的作用下碰撞，將能量轉換成內能，并通過被激化、解離等作用，實現氧化或還原反應，將廢氣中的有毒、有害污染因子轉化成無毒、無害的物質。其主要工作原理示意圖見1。

圖1 低溫等離子體法主要工作原理

低溫等離子體處理方法適合于處理濃度低及大風量的有機廢氣，但是根據目前的研究，單純的低溫等離子對污染物的去除效率并不高，在實際操作中往往采用低溫等離子協同技術，即在低溫等離子體技術中引入催化劑，引導反應的定向轉化。根據廢氣特性，選擇合適的催化劑，可顯著提高廢氣處理效率，對臭氣的治理更為有效[5]。

3.7 UV光解技術

UV光解處理技術的作用原理是以紫外光作為能量，通過催化劑，將廢氣中的有機物質裂解為小分子無污染物質（即水和二氧化碳）的過程。首先在紫外線光能的照射下，催化劑獲取能量后，可將氣體中的水分、氧氣等激發成具有強氧化性的氫氧自由基、活性氧等，以此來解離氧化的廢氣分子，從而達到凈化的目的。該方法能夠有效去除有機廢氣，惡臭等，脫臭效果良好，設備運行管理便捷，但是對催化劑的要求較高，副產物較多，選擇使用時需考慮廢氣種類。

4 治理方法對比分析及聯合處理

通過對以上污水站廢氣處理方案進行對比分析，總結其優缺點，具體見表1。

表1 污水站廢氣處理技術優缺點分析

根據以上分析，不同的廢氣處理方法均具有優劣性，單一的處理方式很難達到處理要求。對于每個污水處理裝置，其產生的廢氣種類和濃度各不相同，可根據實際情況選擇聯合處理，滿足處理要求。目前，常見的聯合處理方法如：噴淋洗滌+水汽分離+活性炭吸附、吸附+氧化法、噴淋+生物處理、低溫等離子+吸附處理、UV光解+生物處理等。

5 結語

隨著工業建設的不斷深入，在促進地方經濟提升的同時，也對人們的生存環境造成了嚴重影響。為了保證工業建設的可持續發展，在工業建設領域實施環境保護勢在必行。在目前的工業生產中，很難避免更多廢水的產生。為了控制廢水對環境造成污染，各工業企業都建立了廢水處理裝置，但是在處理廢水時，如果對處理過程產生的廢氣不進行治理，仍然會對環境造成較大的危害，因此，必須控制由于廢水處理裝置運行產生的二次污染。相關部門也已經加大了對廢水處理中廢氣治理工作的重視。因此相關企業應對這項內容予以重視，采取催化燃燒處理、物化吸收處理、等離子廢氣處置等諸多技術或協同處置，來完成廢水處理中產生的各類廢氣的處置工作，只有這樣，才可以確保工業廢水得到徹底地處理。企業還應根據所產生的廢水特性及規模等選擇合適高效的處理方案。