公务员期刊网 精选范文 化学废气处理方法范文

化学废气处理方法精选(九篇)

前言:一篇好文章的诞生,需要你不断地搜集资料、整理思路,本站小编为你收集了丰富的化学废气处理方法主题范文,仅供参考,欢迎阅读并收藏。

化学废气处理方法

第1篇:化学废气处理方法范文

关键词:纳米催化剂 废气处理 制备方法

当前,随着纳米纳米材料的研究和突破,依据纳米材料制备的纳米催化剂正在成为炼油废气处理中的关键点。纳米材料通过体积效应、表面效应、以及宏观的量子隧道效应等能够产生极大的化学活性,显著地提高了催化效益。目前,国际上许多国家已经将纳米催化剂的研发定义为新世纪的重大发现。目前,纳米催化剂在各个领域得到广泛应用,尤其是在炼油的废气处理方面。

一、纳米催化剂的相关概念

纳米催化剂是以粒子小于0.3微米的钠和铜锌合金的极细微粒为主要成分研制而成的一种催化剂。纳米催化剂实现了催化效率较传统镍催化剂的效率,提升了将近10倍。纳米催化剂的粒子的表面积很大,与同质量的金属相比,普通金属的表面积是纳米金属的千分之一。由于,纳米金属的表面积很大,因此,其吸附能力也相当的强大,于是具备了极大的催化作用。

纳米催化剂是基于纳米材料的基础上配制而成的,因此,纳米催化剂具备特殊的纳米结构,同时也具备了普通催化剂没有的特性。正是因为纳米催化剂的这一独特性,决定着纳米催化剂在催化效果上的选择性和高催化性。目前,纳米催化剂正广泛的应用于工业生产与环境的保护中。

二、纳米催化剂的制备方法

目前,关于纳米催化剂的制备方法国际上主要有气相法、液相化学的合成法以及固相法三大类。这三类制备方法都有其独特的特点和应用领域,下面就让笔者进行详细的分析。

首先,气相法。目前,工业主要选用的气相法有: 化学气相沉积法、气体冷凝法、溅射法、活性氢和熔融金属的反应法等。此气相法中,尤以化学气相沉积法,简称CVD,是一种广泛应用的化学方法。化学气相沉积法是以气体作为原料,通过化学反应,在气相里形成了物质的基本离子,这些离子经过成核与生长,最终形成了纳米催化剂。通过化学气相沉积法制备而成的纳米催化剂不但粒子的纯度非常高,而且粒度的分布也非常的均匀。目前,化学气相沉积法在纳米催化剂的制备中得到了广泛应用。

其次,液相的化学合成法。目前,在纳米催化剂的制备业中经常使用的液相的化学合成法主要有: 沉淀法、水热法、喷雾法、离子的交换过程以及溶剂的挥发分解法等。这些化学合成法能够与一种或者多种的可溶性的金属类按量进行制备溶合,让金属中包含的元素在溶液里均匀的分散成分子或离子的形式,利用沉淀剂或者水解、蒸发、升华等作用,均匀的将金属离子结晶或沉淀出来,最后通过对结晶体或沉淀物进行加热分解或脱水,从而获得纳米催化剂。纳米催化剂的此种制备方法具有操作简易,方法简单,条件温和,产出率高等特点。而且,此方法不但能够制备一种成分的纳米催化剂,而且还能够合成复合型的纳米催化剂。但是,此类方法制成的纳米催化剂的纯度不是很高,含有杂质,而且粒度不够均匀。

再次,固相法。目前,经常使用的固相法主要有:物理粉碎法、固相反应法和机械球磨法等。机械球磨法和物理粉碎法的优势在于操作上非常的简单,而且方法易学,其缺点在于制备的催化剂的纯度不高,粒度的分布也不是很均匀。目前,较传统的固相法,人们研制出了室温的固相反应的合成法,此方法的制备方法简单,而且产率非常高。

三、纳米催化剂在炼油废气处理中的运用

炼油的过程会产生大量的有毒、有害气体,对人们的身体和环境造成了很大的威胁。随着人们对环境的关注以及对生活质量的认识的提高。炼油废气的处理成为人们关注的焦点。纳米催化剂凭借其巨大的催化作用,在废气处理中发挥了很大的作用。

首先,对于炼油过程中产生的废气进行溶剂的吸收,经过预处理后,气体经过气体分配器均匀的分布到催化剂容器里,此环节要确保进入催化剂容器中的气体量是基本相等的,同时也让不同的废气进行填充混合,经过纳米催化剂的高效催化作用,以及气体间的化学反应,将废气转化为氮气等对人体和环境没有威胁的气体。

四、结语

随着人们对纳米材料研究的深入,纳米催化剂在各个领域得到广泛应用,尤其是在炼油废气处理方面。通过本文对纳米催化剂的相关概念、制备方法以及在炼油废气中应用的分析,显示了纳米催化剂作为新兴催化剂对于废气处理中的显著功效。随着人们对纳米催化剂的深入研究,纳米催化剂一定能够取代传统催化剂,在催化领域发挥更加重要的作用。

参考文献

[1]郝古明,贺克斌,傅诳新,等.城市机动车排放污染控制[M].北京:中陶环境科学出版社,2011(10).

[2]李俊华,郝吉明,傅立新.机动车尾气催化净化技术[J].工业催化,2012(12).

第2篇:化学废气处理方法范文

微型化学实验是指以微量的化学试剂,在微量化的仪器和装置中进行的一种化学实验。它是一种新型的化学实验方法,以绿色化学为基本理念,以环境保护为根本出发点,它通过尽可能少的使用化学试剂,而获得比较明显的化学反应结果和准确的化学信息。引进微型化实验,代替传统的化学实验,在降低环境污染的同时还可以减少设备、水、电等的消耗,减少实验费用。微型化实验效果更为明显,使学生更为准确的观察化学方应,提高了化学教学质量。同时由于较少的使用化学试剂,减少危害,提高实验的安全性。

二、完善实验设备

化学实验是在化学设备下进行的,化学反应是在设备下产生的,可见设备对化学实验的重要性。设备的好坏不仅仅影响了化学反应的效果,而且落后的设备在安全、环保等方面也存在着很大的隐患。改进实验的设备,更新实验技术,先进的技术在某些实验中减少化学药剂用量、方便操作,反应速度快,减少了环境污染。运用先进的设备替换常规的设备,不易发生有毒气体泄露情况,避免师生受到危害,使化学实验在安全有序中进行。

三、化散为整实验

对于化学教学,一学期是由很多大小不同的实验组成的,教师可以在集中讲解一章或几节相关联的课程后,组装合并串联其中的实验,化散为整,把几个分散的小实验组合成一个整体,做一个连续的系列实验。要求这一系列的实验,前一个实验的产物是后一个实验的原料。这样通过试剂的回收及重复利用,不仅可以缩短实验时间,减少了课时,还有趣味性强,教学效果明显;节省实验试剂,减少了耗费;最重要的是减少三废的排放,有利于环境保护。

四、应用仿真实验

21世纪是信息时代,信息已经渗透到各个行业之中。信息的速度和更新,正是教学所需要的。利用计算机多媒体技术对化学实验的实验原理、装置、流程、实验过程等进行仿真,通过文字、声音、图像、动画、影视等方式来显示。这种教学方式是新兴起来的一种实验教学手段。学生通过这样的模拟仿真实验,自行操作,生动形象的观看到实验的现象,对于不懂的地方可以无限循环观看,低成本、高质量。既可以提高学生的学习积极性,又能做到实验废弃物的零排放、零污染,且始终对人体无害,实现绿色化化学实验教学。

五、慎用化学药品

化学实验的污染主要是由于实验中所用的高毒试剂引起的,所以在化学教学中,在保证实验正常进行的前提下,尽可能的选用无毒或低毒性,无污染或低污染,且废弃物容易处置的化学药剂。

六、正确处理“三废”

化学实验所产生的废气、废液、废渣,如不妥善处理,将会对环境造成严重的污染,也使资金大量流失。具体问题具体分析,对于化学实验产生的不同形态的废弃物处置的方法不同。国家对化学实验废弃物的处理有明确的条文规定,在遵从国家条文的前提下,要以保护环境、节约资源为原则。

1.废气的处理方法。化学实验室产生的废气种类较多,废气的处理以净化措施为主,采取废气净化方法很多,有吸收法、冷凝法、燃烧法、吸附法等。如二氧化碳、二氧化硫、硫化氢等酸性气体可用水进行吸收处理。实际应用中应根据废气的性质,选择适当净化方法进行处理,以求达到最好的效果。

2.废液的处理方法,化学实验室产生的废液数量虽不多,但是种类较多,且对环境的危害较大。废液的处理方法主要是回收和净化。废液回收是指从实验废液中回收有用成分,进行再利用。废液净化处理是通过一系列的物理方法(沉淀、过滤、离心、分离等),化学方法(混凝、中和、氧化还原、电解、吸附等)及其他的有效手段将废水中所含的污染物分离出来或将其转化为无害物质。

3.废渣的处理方法。化学实验所产生的废渣量一般较少,但是他们的组成十分的复杂,不能随意丢弃。废渣的处理以回收为主,不能回收的进行无毒化处理。

七、结语

第3篇:化学废气处理方法范文

关键词:工业;有机废气;治理;

中图分类号: U491.9+2文献标识码:A

引言

随着工业排放的废气对环境造成的影响不断加重,治理工业有机废气日益成为解决环境问题的重要环节。近几年科技的发展,科研单位对如何治理有机废气展开了日益深入的探讨,其成果被逐渐应用到实际操作中去,市场上已经有了多种能有效治理废气的设备和技术。

1 有机污染物的来源与种类

1.1 有机污染物的来源

大气中的工业有机污染物主要来源于钢铁冶炼、石油炼制、化学工业、垃圾焚烧、农药生产、有机物生产等;部分生产过程也会产生有机污染物,如机械加工中的表面处理与喷漆; 日常生活也会产生污染物,如室内装修、餐饮饭店油烟、烧烤烟等。同时,汽车、飞机等流动源也会产生有机废气。

1.2有机污染物的种类

有机污染物按照种化学种类可分为醛类( 甲醛、乙醛) 、芳香族类(苯、二甲苯、乙苯) 、酮类(丙酮) 、酚类( 苯酚、二氯酚) 、烃类(甲烷、非甲烷烃) 、卤代烃类等。按照在环境中的保留时间可以分为持久性有机物( Persistent Organic Pollutants,简称POPs) 与非持久性有机物。持久性有机物如二噁英( PCDDs) 、呋喃 (PCDBs) 、多环芳烃( PAHs) 可萃取有机溴/氯/碘 ( EOBr /Cl /I) 、多氯联苯( PCBs) 等。

2 有机污染物的危害

有机污染物的危害具有毒性、持久性、生物累积性。

2.1 毒性

有机污染物的毒性分为急性毒性与慢性毒性。废气中的有机物举具有一定程度的毒性。部分有机污染物具有高毒性。如持久性有机物中的二噁恶英类,能容忍的二噁英摄入量为每人每日每千克体重1pg,比无机物中的氰化钾类物质的毒性高出1000 倍以上。

2.2 持久性

大气中的有机污染物一般具有很长的保留时间。例如持久性有机物POPs 物质具有抗化学分解性、抗光解性和抗生物降解性。研究表明,二噁英系列物质其在气相中的可保留较长时间,半衰期为8~400 天。

2.3 生物累积性

大气中的有机污染物由于具有持久性,经动植物吸收后,会出现生物积累。例如具有亲脂性的有机物多氯联苯,在水鸟体内的浓度是其在水中浓度的50 万至100 万倍。

3 传统有机废气处理技术

一直以来,传统的废气处理方法有吸收法、吸附法、直接燃烧法、催化燃烧法、生物过滤池、生物滴滤塔、生物洗涤塔等。其中吸附法、催化燃烧法已经比较成熟,并且已经有了相应的工程技术规范。但是这些方法都存在着一定程度的不足:吸附法中不同氧化剂改性的吸附剂对有机废气的吸附量不同,而且吸附剂价格较贵;直接燃烧法和催化燃烧法投资与运行费用较高,而且不适用于较常见的低浓度高流量的有机废气的处理;吸收法难以处理化学性质稳定且难溶于水的有机废气;生物法处理有机废气只适于组成相对较简单的有机废气,对组成复杂的工业有机废气处理起来比较困难。基于传统处理方法的不足,新废气的处理技术开始引起了人们的广泛重视,成为研究的新方向。

4有机废气处理新技术

4.1低温等离子体技术

低温等离子体技术是在电场的作用下,高频放电产生瞬间高能,打开有机废气分子的化学键,使之分解为单质原子或无害分子,并且等离子体的高能电子、正负离子、激发态粒子和具有强氧化性的自由基,这些粒子可以氧化有机废气中的分子。有机废气的低温等离子体处理是一门新兴的技术。低温等离子体技术的特点是:等离子体的高能电子、正负离子、激发态粒子可以与碳氢化合物、氮氧化合物、硫化氢、硫醇等污染物反应,生成二氧化碳、水、氮气、二氧化硫等简单无机物质。典型的有机废气如:苯、甲苯、乙硫醇、二氯丙烷等采用电晕放电形式的低温等离子体处理恶臭废气是可行的,停留时间越长、电压越高,脱除效果越好。

4.2变压吸附技术

变压吸附的基本原理是利用气体组分在不同吸附剂上吸附特性的差异,以及吸附量随压力不同而变化的特性,通过压力变换实现气体的分离或提纯。变压吸附由于采用了压力涨落的循环操作,强吸附组分在低分压下脱附,吸附剂得以再生。在加压下进行吸附,减压下进行解吸。由于循环周期短,吸附热来不及散失,可供解吸之用,所以吸附热和解吸热引起的吸附床温度变化一般不大,波动范围仅在几度,可近似看作等温过程。变压吸附常用的吸附剂有硅胶、活性氧化铝、活性炭、分子筛等,另外还有针对某种组分选择性吸附而研制的吸附材料。气体吸附分离成功与否,很大程度上依赖于吸附剂的性能。

CHIHARA等应用两塔工艺的变压吸附技术,吸附剂为高硅沸石,吸附压力为0.2MPa、脱附压力为0.04 MPa,处理二氯甲烷气体。GILLILAND等采用四塔工艺的变压吸附技术,吸附压力为0.195 MPa,脱附压力为常压,从空调的通风气流中回收全氟烷烃等,处理效率大于99%。

变压吸附技术的优点是一次性投资低、能耗小、自动化程度高和可靠性强等优点,可以获得纯度比较高的副产品,实现废气资源化,产生较好的经济效益。

4.3纳米TiO2光催化技术

随着纳米技术的发展,纳米技术也应用到有机废气的处理中。纳米TiO2光催化能有效地将有机废气转化为二氧化碳、水等无机小分子物质,还可以去除氯仿、多氯联苯、有机磷化合物、多环芳烃等难降解或用其他方法难以去除的有机废气。在一定的条件下,纳米TiO2能将用化学法氧化难以分解的“三致”有机物彻底分解为二氧化碳、水和简单的无机酸,且无二次污染。

TiO2光催化技术不仅以其化学活性高、安全无毒、价格低廉、操作简便、以及条件温和无二次污染的突出优点,在废气处理中受到普遍重视。

4.4膜生物反应器

随着新材料的研制开发以及膜生物技术在废水处理中的成功应用,人们开始关注膜技术在有机废气处理中的应用。

膜生物反应器是将传统的微生物废气处理技术与膜技术相结合,不仅具有生物方法环保的优点,而且膜材料作为生物降解的传质界面,可以提供比较大的比表面积,增强降解效果,提高去除效率。

膜生物反应器目前还处于实验室小型研究阶段,而且这种方法的构建和运行成本比较高,因此从实验到运行还需要更多的研究和实践。同时膜生物反应器具有流量低、阻力大、对水溶性差的污染物去除效率低等缺点,在一定程度上限制了膜生物技术在废气处理中的应用。

4.5微波催化氧化技术

有机废气的微波催化氧化技术是由填料吸附/微波解吸技术发展而来,并将一般的热解吸方式转变为微波解吸,降低了能耗、缩短了解吸所需的时间,而且吸附剂反复使用20次,还可以保持原有吸附能力。国外已经有微波催化氧化技术在有机废气处理中的小规模应用,在中国尚处于研究阶段。

与常规加热催化热解技术相比,微波催化氧化技术的优点是催化热解效率高、能耗比较低、吸附剂的损耗小、启动迅速、解吸时间比较短、对环境温度影响小;缺点是对不同的有机废气需要选择不同的吸附剂,而且微波功率、加热时间、载气流量等对微波催化氧化效率都有一定的影响。

4.6膜分离法

膜分离法处理有机废气的原理是在压力驱动下,利用有机废气组分分子大小的不同,在膜结构内的扩散能力、渗透速率的不同来实现有机废气与空气的分离。

采用膜分离技术处理油气,具有流程简单、运行费用低;设备占地面积小、质量轻、便于安装;易放大、和其他技术兼容性好;回收率高、能耗低、无二次污染等优点。近年来,随着膜材料和膜技术的进一步发展,国内外已有许多成功应用的范例。

5 结语

有机废气的处理一直以来都是影响大气环境的关键因素,工业高速发展以来,人们排放到大气中的有机气体不论是量还是类,都发生了质的变化,环境治理刻不容缓。减少环境污染最有效的途径就是从源头入手,降低有机气体的排放,这就需要高效、节能、经济的有机废气处理手段,因此在传统的处理技术上,研发新的处理技术就显得格外重要了。相信随着科学技术的不断发展,创新性的有机废气处理技术也会被应用到工业生产中去,降低甚至消除大气中有机气体的排放指日可待。

参考文献

[1]易灵.有机废气治理技术的研究进展[J].四川环境,2011,30(5).

第4篇:化学废气处理方法范文

关键词:喷涂废气;处理设施;研究方向

DOI:10.16640/ki.37-1222/t.2017.03.033

1 喷涂行业废气分析

1.1 喷涂材料

涂料是涂覆在被保护或被装饰的物体表面,并能与被涂物形成牢固附着的连续薄膜,通常是以树脂、或油、或乳液为主。涂料是任何液体,可液化或胶粘的组合物,其在以薄层施用于基材之后转化为固体膜。 它最常用于保护,着色或为对象提供纹理。 涂料可以以许多颜色制成或购买,并且可以是许多不同类型,例如水彩,合成等。涂料通常作橐禾宕娲,销售和应用,但大多数类型干燥成固体。施加涂料的目的可以是装饰性的或功能性的。涂料本身可以是完全覆盖基底的全覆盖层或者其可以仅覆盖基底的部分,尽管一些艺术涂料仅用于装饰,并且大型工业管道上的涂料可能仅用于防止腐蚀的功能。可以施加功能涂料以改变基材的表面性质,例如粘附性、润湿性、耐腐蚀性或耐磨性。在其他情况下,半导体器件制造(其中衬底是晶片),涂料增加了全新的性质,大多数涂覆方法的主要考虑是涂料以受控的厚度施加,并且使用多种不同的方法来实现这种控制,从用于涂刷墙壁的简单刷子到一些非常昂贵的机械施加涂料在电子工业。

1.2 废气来源

主要来源于涂料的稀释,这通常发生在涂料的稀释没有按照要求进行。可能存在过度稀释的情况以及用不正确的稀释剂稀释的情况。污染未经制造商同意添加的外来污染物可能导致各种膜缺陷。剥落/起泡最常见的原因是施用前的表面处理不当和基材中存在固有的水分/湿气。废渣飘散是在涂漆表面上的漆膜的逐渐废渣飘散,问题的主要原因是由于在阳光下暴露于紫外线辐射和露水凝结而导致涂料基体的聚合物降解。废渣飘散程度随环氧树脂反应迅速而变化,而丙烯酸类和聚氨酯可长期保持不变。涂料中的易挥发有机化合物(VOC)被认为对环境有害,尤其是对定期工作的人员。暴露于VOCs与有机溶剂综合征有关,有危险的溶剂2-丁氧基乙醇也用于涂料生产。PCB是全球污染物,在涂料生产的废水中测量。 PCB的广泛分布表明该化合物从表面,屋顶等挥发.PCB存在于包括报纸,杂志和纸板箱的消费品中,其通常含有彩色颜料。因此,存在着一些现有的假设,即PCB同系物作为副产品存在于一些现有的商业颜料中。

2 传统的废气处理方案

大多数废气处理系统采用两个阶段:一个用于除去废渣,另一个用于除去废气,在一个洗涤容器中除去废渣和废气。然而,这些系统经历严重的维护问题和低去除效率。在湿式洗涤系统中,烟道气通常首先通过废渣去除装置,静电除尘器或袋滤室,然后进入废气吸收器。然而,在干喷射或喷雾干燥操作中,废气首先与吸附剂反应,然后烟道气通过颗粒控制装置。与湿式废气处理系统相关的另一个重要的设计考虑是离开吸收器的烟道气被水饱和并且仍然包含一些废气。这些气体对任何下游设备(例如风扇,管道和烟囱)具有高度腐蚀性。可以最小化腐蚀的两种方法是:将气体再加热至高于其露点或使用允许设备经受腐蚀条件的结构和设计材料。这两种方法都很昂贵,由工程师确定在逐个站点的基础上使用哪种方法。为了促进最大的气液表面积和停留时间,已经使用了许多湿洗涤器设计,包括喷雾塔,文丘里管,板塔和移动填充床。 由于影响废气处理系统的可靠性和吸收器效率的水垢堆积,堵塞或侵蚀,趋势是使用简单的洗涤器,例如喷雾塔,而不是更复杂的洗涤器。 塔的构造可以是垂直或水平的,并且烟道气可以相对于液体并流,逆流或交叉流动。喷雾塔的主要缺点是,与其他吸收剂设计相比,它们需要更高的液体对气体比的要求以用于等效的废气去除。在某些方面,这可以被认为类似于从水到另一相的惰性气体的可逆液 - 液萃取。 虽然在从气体混合物中提取废气期间确实发生了化学变化,但是提取平衡通过改变温度而不是通过使用化学试剂而改变。

3 现代新型废气处理设施

(1)干式漆雾过滤净化装置 。目前,在欧美发达国家80%的喷漆室均采用干式漆雾净化,一个重要原因在于环境保护的综合考虑。此外,干式漆雾净化在确保喷漆性能、净化效率、减少二次污染、降低运行成本等也显示了巨大的优越性。

(2)活性碳废气净化处理装置 。活性炭(也称为活性炭)是一种加工成具有小的低体积孔的碳形式,其增加了可用于吸附或化学反应的表面积。由于其高的微孔性,仅1克活性炭具有超过32,000平方英尺的表面积,通过气体吸附测定,足以用于吸附废气的应用。活化水平可以仅从高表面积获得,然而,进一步的化学处理通常增强吸附性能。活性炭通常来自木炭,有时被用作生物炭。 源自煤和焦炭的那些分别称为活性炭和活性焦炭。活性碳废气净化器是一种干式废气处理设备。由箱体和装填在箱体内的吸附单元组成。根据吸附单元的数量和风量可进行不同规格的组合,活性碳废气净化器选择不同填料可以处理多种不同废气,主要用于涂料等有机废气的净化。

(3)光催化氧化净化装置。使用该设备核心中的纳米光催化触媒材料(GC-100)是一种吸收光能后,能在其表面产生催化反应的物质,其功能类似于植物的叶绿素。当特定纳米波长的紫外光照射光催化触媒材料(GC-100)时,其表面发生光催化氧化还原反应。光催化触媒材料(GC-100)吸收光子后 在其表面产生电子(E―)和空穴(H+),将吸收的光能转化成化学能,即具有光催化作用。

第5篇:化学废气处理方法范文

经调查发现,大部分油田油品实验室因受到理念、经费的约束,缺少健全的废弃物管理制度和处理设方法,对废弃物的处理还停留在简单处理、集中存放、缺少监测的阶段。作为油田系统科研重要基地的油田油品实验室,只有解决好废弃物处理的问题,才能更好地为石油产业的健康发展做贡献。

2油田油品实验室废弃物管理制度的建议

2.1配备必要的废弃物处置设施,建立健全的废弃物档案

对各类废弃物应配备专门的处置设施,如单独的废液排放管道、通风净化装置等。由于各类实验大不相同,废弃物类别和性质不同,废弃物应分别设有专门的收集装置,并贴上标签注明其成分等,为后续的处理提供便利。废弃物的存放要考虑兼容性,以免发生反应,必要时应采用各种技术手段进行处理,使之无害化。实验室应有健全的废弃物处置档案。档案中应详细记录废弃物的基础数据,并对废弃物的污染等级、存在隐患等进行记录。应分析并记录废弃物处理前后的成分,以确保其处理的结果达标,必要时上线废弃物信息管理系统。上级单位应努力构建环境管理体系,增加资金投入,推动与各环保科研机构的合作,共同开展废弃物管理体系、技术的研究,帮助实验室引进新体系、新技术。

2.2对废弃物进行实时监测,建立实验室污染应急处置预案

除对已产生的废弃物进行处理以外,还应对即时产生的废弃物进行监测,对废弃物的处理不当或泄露情况进行预警,如在排水管道装设pH计对废水pH值进行监测,使用空气分析装置等,对实验室出风口空气质量进行监控。必要时可以上线自动化监测系统。如目前大庆油田已经上线的污染源在线监测管理系统的相关技术,也可以应用在实验室中[1]。在监测的基础上,建立污染应急处置预案并加强相关教育培训,充分提高全体人员的安全意识,确保一旦出现废弃物泄露导致的污染事件,能及时有效地控制污染。

2.3改进实验室条件,合理设计实验

对于容易产生各类高污染废弃物的实验,应进行实验室隔离和特殊管理。如对于使用易挥发试剂和容易产生有害气体的实验,尽量设置单独的实验室。对于部分实验,可改进实验中的条件,包括改进实验方法、实验装置和实验试剂。例如,改进实验工艺,采用无毒无害的天然原料代替有毒有害的化学试剂。又如采用改进的密闭容器进行实验或采用微型实验的方法,可以有效防止废弃物泄露[2]。

3各类废弃物的处理方法

3.1废气的处理

实验室产生的废气主要包括试剂和样品的挥发物、实验过程的中间产物等。中间产物主要是涉及蒸馏、燃烧等油品理化性能实验产生的气体,如油化剂有机氯、有机硫含量实验产生的无机氯、无机硫气体,又如某些油品沸点实验产生的气化的有机物和残炭实验产生的无机气体,部分实验还会产生金属蒸汽和飘尘[4]。目前,大多数实验室只是在有简单净化装置的通风橱内进行实验,这只在一定程度上保证了室内空气质量,并且可能污染环境。因此,应当对实验室的通风装置进行改造,采用多种处理技术对废气进行综合处理后再排放。目前实验室废气处理的技术主要有氧化法、生物法、吸收法、吸附法、燃烧法等[5],除了吸收法、吸附法以外,设备价格比较昂贵。在实验室改造时,应当针对实验产生废气的成分,结合多种技术手段并安装配套设备,争取最大程度上实现对废气的处理。例如,一般的实验室的主要废气即有机和无机气体混合物,可以采用“催化氧化法+活性炭吸附+燃烧法+酸碱液吸收法”组合式工艺进行处理,先对有机物成分进行催化氧化后用活性炭物理吸附,再使用燃烧装置,使残余的有机物转化为无机物,最后喷淋酸碱溶液,吸收各种无机成分,从而起到全面净化废气的作用,且设备价格比较合理[6]。对于产生大量金属蒸汽和飘尘的实验,还应增加旋风、袋式等工业处理程序,将金属和飘尘分离出来[7],改造的成本较高。

3.2废液的处理

实验室废液的来源主要是实验产生的残液、多余的样品、洗液等。这些废液化学成分比较复杂,除了含有各类有机和无机成分外,还可能含有重金属离子等有害物质。一般的实验室对无毒废液稀释后直接排放,并对部分成分单一的废液进行回收,对成分复杂的废液依照成分储存在不同的废液箱中,或经过简单处理直接排放,虽然可以有效阻止不同废液的二次反应,但仍可能引发泄露或挥发性污染。为了提高废液的安全性,应当采用一些更先进的技术对废液进行处理,尽可能去除废液中的有害物质。对成分单一的废液可以采取酸碱中和法、萃取法、蒸馏法、吸附法等,对于难以降解的重金属等有害物质,可以采用处理效果更好的离子交换法、微生物法、膜过滤法等一般环保实验室采用的方法[8]。对于成分较复杂的废液,应当综合使用多种方法处理,目前已有机构设计出采用上述多种方法的实验室废液处理工艺,可以实现废液的综合处理[3]。

3.3固体废弃物的处理

实验室固体废弃物主要包括残余的固体实验样品、实验产生的残渣以及废弃的实验用品,如废弃仪器设备、器具、电池等[9],相较废气和废液,固体废弃物难以即时处理,目前实验室较多采用混合存放、长时间存放、统一搬运处理的方法,存在一定的风险。因此,应当对固体废弃物进行预处理。对于部分实验用品可以回收再利用,如电池碳棒可以作为电解实验的原材料,浓酸碱试剂瓶清洁后盛装普通试剂,都有效减少了废弃物,节约了材料。细菌培养等生物性试验产生的废弃培养基,应采用高温或化学法杀菌处理[3]。含有有毒有害物质、易挥发的固体废弃物,由于难以保证在存放过程中是否会造成泄露,应及时由专业部门统一处理,不可长时间存放。一些低毒低腐蚀性的化学品,经过简单处理可以直接混入生活垃圾。废旧仪器应尽可能地回收,实在没有回收价值的统一搬运处理。有条件的实验室,可以采用固体废弃物即时处理技术,例如,中国科学院兰州化学物理所已研发出的化学实验室固体废弃物处理设备[10]。

4结语

为保障油田油品实验室的正常工作、人身安全,减少对周围环境的污染,应当完善现有的管理制度,通过加强管理、实时监测、改进实验等方法,实现废弃物的安全管理,并针对废弃物的成分,采用相应的技术设备,以实现各类废弃物的妥善处理。在以上实施过程中,可能存在资金不足、改造困难、人员执行率差等实验室自身问题,以及现有技术瓶颈、法律法规不够完善等社会性问题,需要有关部门继续努力,推出相关政策,加大对相关科研单位的扶持力度,笔者亦将进一步研究,寻找行之有效的解决办法。

【参考文献】

【1】张雪,孙晓雷,王健.大庆油田污染源在线监测管理系统实施及应用[J].油气田环境保护,2010,20(04):45-47+59.

【2】王仁祺,戴铁军.基于废弃物的微型化学实验与循环经济研究[J].绿色科技,2012(08):105-108.

第6篇:化学废气处理方法范文

环境污染是指人类活动使环境要素或其状态发生变化,环境质量恶化,扰乱和破坏了生态系统的稳定性及人类的正常生活条件的现象。医药化工行业产生的废水、废气,治理难,易引发环境纠纷,已经成为废气治理领域的重点和难点。经过多年来持续不断的环境污染整治,医药化工企业周边环境空气质量有所改善,污染控制排放指标从HCl、HBr等无机污染物指标扩展到有机污染物、恶臭等所有指标。本文以某医药化工厂为利,对医药化工厂废水、废气综合治理工程设计进行探讨。

关键词:

医药;废水;废气

环境污染是指人类活动使环境要素或其状态发生变化,环境质量恶化,扰乱和破坏了生态系统的稳定性及人类的正常生活条件的现象。医药化工行业产生的废水、废气,治理难,易引发环境纠纷,已经成为废气治理领域的重点和难点。经过多年来持续不断的环境污染整治,医药化工行业产生的酸性废气已得到有效控制,一些产品附加值低、污染严重、生产方式落后且治理无望的医药化工企业被关停[1-2]。医药化工企业周边环境空气质量有所改善,污染控制排放指标从HCl、HBr等无机污染物指标扩展到有机污染物、恶臭等所有指标[3-5]。本文以某医药化工厂为利,对医药化工厂废水、废气综合治理工程设计进行探讨。

1制药行业废水的特点

制药过程中产生的有机废水是主要污染源,主要有抗生素类废水、中药废水和化学制药废水。抗生素生产包括微生物发酵、过滤、萃取结晶、化学方法提取、精制等过程,其制药废水是含难降解物质、生物毒性物质及高S和N的有机废水。中药废水的水质特点是含有糖类、有机色素类、蒽醌、鞣质体、苷类、生物碱、纤维素、木质素等多种有机物;废水SS高,含泥沙和药渣多,色度高。化学制药废水的水质特点是废水组成复杂,,COD含量高,无机盐浓度高,含有氰、酚或芳香族胺、氮杂环和多环芳香烃化合物等微生物难以降解,甚至对微生物有抑制作用的物质。

2废水处理工艺设计

2.1废水预处理系统设计

医药化工厂车间生产废水的主要特点是含盐量比较高,因此需要重点对废水进行蒸发脱盐处理。在处理过程中还需要注意,一旦发现废水蒸发冷凝液COD比较高,还需要先对废水进行氧化处理。处理完之后,再将废水输送到调节池中进行前期调节处理。

2.2废水氧化系统设计

在对废水进行预处理之后,还应该建立一个氧化池对废水进行氧化处理。在氧化池内设置搅拌机、硫酸亚铁溶解罐、双氧水滴加罐。污染废水经预处理系统进行处理后将废水输送到氧化池中进行搅拌并滴加硫酸亚铁溶液和双氧水两种溶液,等到反应完毕后静置80分钟。静置之后,过滤,滤液进行下步处理处理,滤渣运送到危险固废暂贮站进行储存。

2.3废水处理工艺设计

在废水处理系统中,需要建设1个格栅井、1个厌氧池、1个兼氧池、1个好氧池、2个调节池、1个中和反应池、1个中间沉淀池、1个氧化池、1个二沉池、1个初沉池、1个污泥浓缩池以及其他等相关设施。在对废水进行处理过程中,要先利用蒸发装置对生产车间中废物进行蒸发脱盐处理,再进行氧化处理,经过格栅井过滤掉污水中的杂物。滤液→第一个调节池中(进行搅拌处理)→中和反应池中(调pH在6~9之间)→初沉池(沉淀处理)→第二个调节池(简单调解处理)→厌氧池(利用仄氧菌,对废水进行生化处理)→好氧池(生化处理)→二沉池(投入混凝剂进行搅拌)→浓缩池(待污泥的沉淀)→完成废水处理。

3废气治理工艺设计

3.1生产车间预处理

医药化工行业生产过程中溶剂消耗量大,基本上为低沸点的挥发性有机物,如甲醇、二氯甲烷、溶剂油、甲苯、丙酮、乙醚、乙酸乙酯、四氢呋喃等等多为有毒有害且具恶臭性质的气体,进入自然环境后对人体健康和生态环境危害较大。据调查,溶剂废气占医药化工废气排放总量的95%(质量分数)以上。溶剂废气有数十种之多,按水中溶解度可分为水溶性和非水溶性溶剂废气,水溶性的有醇类、有机胺类等,非水溶性的有卤代烃类、苯类等。要想对废气进行处理,就要先在生产车间内对废气进行预处理。废气预处理方法主要有两种,第一种是直接对废气进行冷凝处理;第二种是利用水环真空机组对废气进行吸收处理。本次实验设计采用第二种。

3.2利用废气处理系统对废气进行集中处理

废气进行预处理之后,将其传送到碱洗塔中,将酸性废气和废气中酸性物质进行处理。在处理完之后,会将其和有机废气集中在一起,并通入到废气处理系统中对其进行集中处理。

3.3废气处理工艺设计

废气处理工艺主要包括脱色、漂洗、常压精馏、冷冻结晶、压滤、漂洗离心以及真空烘干等。废气排放的浓度比较大,通常要先使用冷凝的方法对废气进行预处理,再继续将废气输送到处理系统中进行集中处理,完成整个废气的净化过程。

4结论

医药化工厂在生产过程中制造大量的废水、废气,是重要的污染源头之一。虽然经过多年来持续不断的环境污染整治,但医药化工行业产生的溶剂废气一直得不到很好的解决,成为今后的工作重点。加强对医药化工厂进行综合治理建设,才能更好的提升治理废水、废气的能力,实现我国社会的可持续发展。

作者:裴建伟 单位:哈药集团三精制药有限公司

参考文献

[1]李勇,张晓健,陈超,张晓慧,朱晓辉,戴吉胜,许欢.臭氧活性炭去除水中硫醇类致嗅物质的研究[J].清华大学学报(自然科学版)网络.预览,2009(3).

[2]左金龙,崔福义,赵志伟,刘智晓,冯岩.国内外臭氧活性炭工艺在饮用水处理中的应用实例[J].中国给水排水,2006(10).

[3]王国平,王宏,汪贤玉,周转忠,钱雪明,马建明.碱性高浓度有机废水综合处理及工程应用[J].工业水处理,2014(2).

第7篇:化学废气处理方法范文

关键词:化学实验 环境 绿色

1.绿色化学实验的含义

绿色化学是化学界尤其是化学教育领域在社会发展下的一种新理念。它是应用现代化学的原理和方法,来减少或消除化学产品在设计、生产和应用中有毒有害物质的使用与产生,在始端实现污染预防的科学手段,是最理想的防止污染的方法。其根本目的是以节约资源和防止污染的观点重新审视和改革化学,从而使我们对环境的治理从治标到治本。绿色化学实验就是在绿色化学的思想指导下,用预防化学污染的新思想、新方法和新技术,对常规实验进行改革而形成的化学实验的新方法,是指在化学实验中选用安全、无害的化学试剂,尽量减少试剂的用量来获取所需要的信息,并使实验产物绿色化。其目标和任务是主动减少和消除化学实验的化学污染。作为从事基础化学实验教学的教师,无论从环境可持续发展的角度还是从教书育人的角度,都必须正确认识绿色化学和绿色化学实验,将绿色化学理念融入到教学中,引领和教育学生,实现实验教学的绿色化,以适应人才培养和社会发展的需要。

2.化学实验的绿化操作

2.1化学实验废液种类及处理

化学实验废液可分为以下几类:1含酸废液;2含碱废液;3含铬化合物的废液;4含银化合物的废液;5含汞、锌、铜、铅、锰等重金属化合物的废液;6含砷化合物的废液;7含氰化物的废液。

2.2 废液处理的方法

(1)中和法含稀酸和稀碱的废液相互中和,溶液pH达到6~8后排放。

(2)硫酸亚铁法含铬化合物的废液可在酸性条件下,用FeSO4将含Cr(VI)废液还原成Cr(Ⅲ),然后加人碱液,使其生成Cr(OH)3沉淀,静置后分离,调节溶液pH为6~8后排放,少量废渣可埋于地下。

(3)含银化合物废液可采用硫化纳沉淀法处理。

(4)碱性沉淀法含有汞、锌、铜、铅、锰等重金属化合物的废液,在碱性条件(pH=8~10)下,可将重金属离子转化为氢氧化物或碳酸盐沉淀后分离,将溶液调节pH为6~8后排放,少量废渣可埋于地下。

(5)硫化物沉淀法在酸性(pH=3~4)条件下,加入Na2S,使废液中的砷转化为AS2S3沉淀,静置分离后,将溶液调节pH为6~8后排放,少量废渣可埋于地下。

(6)氧化还原法将含氰化物的废液先加入混合碱液,使废液中的金属离子转化为氢氧化物沉淀后分离,然后调节溶液pH为6~8,加人过量NaCIO溶液或漂白粉使CN一氧化分解后排放。

3.化学实验室的绿化管理

3.1 建设绿色实验室

绿色化学实验室就是以绿色化学理论为指导,对环境无显著毒性和副作用的实验室。绿色化学实验室要有良好的室内环境,实验室布局要做到规范、科学、安全,保持实验室内清洁卫生。在选择实验室台面、通风排气设备、污水收集及循环利用、废渣废物处理设施建设中,要将环保作为重要考虑因素之一。要培养学生对环境、对实验室高度负责的主人翁精神,增强环境保护意识和法律意识,操作规范,节约药品,注意循环使用和回收利用,尽量减少实验室污染物的排放和堆积,科学处理废弃物和污染物,努力建立一个环境友好型实验室。

3.2 妥善处理基础化学实验产生的“三废”

在基础化学实验的准备及教学过程中将会产生“废气、废水、废渣”,要做到随时收集、集中处理和充分回收利用。实验教师在实验教学过程中要严格遵守实验室规则,将废物倒入指定容器,实验室管理人员要做好监督和处理。通常可以采用以下处理方法,废气: 一般气体可直接排放,对于有毒有害及腐蚀性气体,应采用吸收中和或转化等方法集中处理。例如:有机化学实验中使用大量的易燃、易挥发、有毒的有机溶剂卤代烃、苯等,可以通过活性炭吸附塔处理后排放。活性炭吸附塔是一种高效率经济实用型有机废气的净化与治理装置; 是一种废气过滤吸附异味的环保设备产品。它采用自动化控制运转设计,操作简易、安全。具有吸附效率高、适用面广、维护方便,能同时处理多种混合废气等优点。适宜用作化学实验室排风,从绿色环保的角度看,非常具有操作性和推广意义。该装置目前已被中山大学和广州中医大学等高校应用于实验室排风。废液: 酸碱溶液在稀释后相互中和再排放,含酚、铬等有毒、致癌液体要经过处理方可排出。对于有机废液要进行回收、转化、燃烧等处理。废渣: 对于无毒物,放入指定的地点,有毒物应积累后以固化形式深埋地下指定地点或送规定部门统一处理。要认真研究实验产物的利用空间,充分利用实验产物,既减少环境污染,又节省实验经费。

3.3 利用多媒体进行模拟仿真

计算机模拟化学实验是多媒体仿真在化学实验教学中的具体应用,是一种化学试剂和仪器装置“零投入”和“废弃物零排放”的特殊实验方式,对部分有剧毒、易爆、危险性大、易产生严重后果的错误操作,或是由于设备复杂(投资大)、反应周期长和操作条件苛刻、常规实验无法开展,但又是很重要的实验,运用计算机多媒体课件辅助教学,以生动有趣的多媒体形式表现出来,不仅排除了这类实验对环境的污染和对人的危害,还可以达到激趣、诱思、循理之目的。

参考文献:

[1]李群,代斌.绿色化学原理与绿色产品设计[M].北京:化学工业出版社,2008.

[2]胡世代.无机化学实验绿色化重要举措[J].实验室研究与探索,2砚阅吟,23(7):54一55.

第8篇:化学废气处理方法范文

中图分类号:TN405文献标识码:A文章编号:1003-2738(2011)12-0284-01

摘要:大气压等离子体是一项新兴的气体污染处理技术,已成为当前环境领域的研究热点。本文介绍了等离子体的概念及产生方法,概述了大气压等离子体技术在废气处理中的应用进展情况,并指出了今后大气压离子体处理废气的应用研究方向。

关键词:大气等离子体;废气;处理技术;应用

一、引言

随着工业现代化的不断进步和发展,排放到大气中的硫氧化物、氮氧化物及有机废气等不断增加,大气污染造成的大气质量的恶化、酸雨现象、温室效应及臭氧层破坏足以威胁人类在地球上的生存和居住,其后果十分严峻,废气排放造成的环境污染问题逐渐引起人们的广泛重视。废气处理指的是针对工业场所、工厂车间产生的废气在对外排放前进行预处理,以达到国家废气对外排放的标准的工作。一般废气处理包括了有机废气处理、粉尘废气处理、酸碱废气处理、异味废气处理和空气杀菌消毒净化等方面[1]。大气压等离子体技术是一门新兴的环境污染处理手段,其在废气处理应用中具有成本低,效果好、操作简单,无需高价格的真空系统等特点,具有广泛的应用前景。本文主要研究的是大气等离子体技术在废气处理方面的应用进展情况和可行性。

二、等离子体的研究现状及特性

等离子体是一种电离状态的气体,它是由美国科学MUIR于1927年在研究低压下汞蒸汽放电现象时命名的[2]。等离子体被称作除固态、液态和气态之外的第4 种物质存在形态,它是由大量的子、中性原子、激发态原子、光子和自由基等组成,但电子和正离子的电荷数必须体表现出电中性。常见的产生等离子体的方法是气体放电,气体放电等离子体主要分为以下几种形式:①辉光放电;③介质阻挡放电;④射频放电;⑤微波放电。

大气压等离子体技术的实质也就是气体放电原理,气体在电场作用下被击穿而导电,由此产生的电离气体叫做气体放电等离子体[3]。我们把大气压等离子体分为平衡(热)或非平衡(冷)等离子体两大类。如今低气压等离子体己在材料处理领域得到广泛应用,该种等离子体可产生用来刻蚀或沉积薄膜的高浓度活性粒子,然而在运行低气压等离子体时也存在一些缺陷,像真空系统昂贵却需要维修,处理材料的尺寸受到真空室大小的限制。大气压等离子体与低气压等离子体相比,具有成本低、操作方便、无需高成本的真空系统等优点。

三、大气压等离子体在废气处理中的应用

随着我国能源消费的持续增长和机动车保有量的迅猛增加,大量煤、石油与天然气等化石燃料消耗产生的二氧化硫(SO2)和氮氧化物(NOx) 等废气排放到大气中,环境大气中NOx/SO2比例的改变影响着大气酸沉降,进而在特定条件下产生二次光化学污染,致使空气中臭氧(O3)含量增加,并在空气中形成大量二次细微颗粒物,给公众健康及生态环境造成严重危害。等离子体是近十多年发展起来的一门高度交叉的新学科,是集物理学、环境科学、化学和生物学于一体的全新学科。大气压等离子体是一种新兴的物理与化学相结合的废气处理技术,如今该技术已成功应用于工业锅炉烟气和汽车尾气治理领域。大气压等离子体技术具有对废气净化效率高、能耗低及无二次污染等特点。

(一)大气压等离子体分解气态污染物的机理。

大气压等离子体分解气态污染物的机理为:等离子体中的高能电子在大气压等离子体分解气体污染物中起决定性的作用,数万度的高能电子与气体分子(原子)发生非弹性碰撞,巨大的能量转换成基态分子(原子)的内能,发生激发、离解以及电离等一系列物理和化学变化使气体处于活化状态。电子能量小于10ev时 产生活性自由基,活化后的污染物分子经过等离子体定向链化学反应后被脱除。而当电子平均能量超过污染物分子化学键结合能时,污染物气体分子键断裂,污染物分解,在大气压等离子体中可能发生各种类型的化学反应,反应程度取决于电子的平均能量、电子密度、气体温度、污染物气体分子浓度及共存的气体成分。

(二)大气压等离子体处理废气装置。

大气压等离子体在废气处理中应用的机理是在等离子体中的高能电子、离子、自由基、激发态分子和原子等的作用下,将NOx与SO2被氧化成更易参与反应和更易吸收的NO2和SO3,从而实现对废气的净化处理。

图1是模拟汽车尾气和锅炉烟气同时脱硫脱硝所采用的大气压等离子体处理装置示意图。如图所示,中心铜棒电极被聚四氟绝缘材料固定在放电管的中心且与高压电源的高压输出端连接。铜棒处于放电管的中心能使介质阻挡放电管内等离子体更加均匀,另一方面可防止局部增强放电导致介质层击穿现象的发生,故会提高装置的运行时间。氯化钾溶液作为外电极并与高压电源的低压输出端相连。装置的内电极与电源的高压输出端相连,其位置在内径为16mm的右英管中心。铜棒放在石英放电管的中心是为了使管内放电所产生的等离子体更加均匀分布,以及防止介质层被击穿,从而延长装置的使用寿命。电源低压输出端与装置外电极相连,它所采用的是0.2mol/L的氯化钾溶液。仪器工作时,比例一定的NOx与活性气体(N2、O2、H2O)通过浮子流量计和气体分配器进入放电管,在线废气监测仪Testo 360测定氮化物的浓度变化。在装置放电区域或者气体输出管内,氮氧化物与活性气体粒子会发生反应,经检定,废气通过装置的处理净化,得到的产物都是无污染的,可直接排放到大气中。

图1大气压等离子体处理废气装置示意图

四、大气压等离子体的应用研究方向

为了实现大气压等离子体技术在废气处理的推广应用,今后应加强深入研究大气压等离子体降解污染物的机理。大气压等离子体降解污染物是一个十分复杂的过程,而且影响这一过程的因素很多,虽然目前已有大量有关低温等离子体降解污染物机理的研究,但还未形成能指导实践的理论体系,使其工业应用缺乏理论保障。其次要实现处理装置的大型化与小型化双向发展,处理装置的大型化与小型化是等离子体技术今后发展的两个方向。

五、结束语

随着环境保护的深入发展,大气压等离子技术以其独特而优良的废气处理效果正日益获得环保研究者的青睐,该技术可以用来治理二氧化硫、氮氧化物等给环境以及人类带来严重危害的废气。大气压等离子体在废气处理方面的应用价值很高,目前我国对该方面的研究还只处于初步阶段,如果继续对大气压等离子体在废气处理中的应用展开深入研究,可为我国的大气环境污染整治工作做出突出贡献。

参考文献:

第9篇:化学废气处理方法范文

【摘 要】本文对光伏产业链中从晶体硅锭制作到光伏应用组件生产等工段工艺过程中产生的“三废”进行分析,对污染防治应关注的相关问题进行探讨。

【关键词】光伏产业;三废;污染防治

光伏即利用“光伏效应”,使太阳光射到硅材料上产生电流直接发电。以硅材料的应用开发形成的产业链条称之为光伏产业,从上游到下游依次包括多晶硅原材料生产、晶体硅铸锭、切片、太阳能电池生产、太阳能电池应用组件生产等工段,一般每个工段独立成厂。由于太阳能具有可再生和环保等优势,近年来光伏产业蓬勃发展,2011年全球太阳能电池产量达到37.2GW,其中我国约13.0GW,占全球34.9%份额,成为世界第一大太阳能电池生产国。除上游的多晶硅原料生产已列入国家抑制部分行业产能过剩和重复建设的产业进行“限产”外,一时间各种太阳能晶体硅片、电池和组件加工厂如雨后春笋在中国各地建设。然而,光伏产业生产工序繁多,原辅材料涉及到的有毒有害药品种类多,用量大,生产过程易对周围环境造成影响。近日,浙江某晶体硅片生产公司涉嫌堆放污泥不当,受雨淋流入河道,造成河水氟化物超标而导致大量鱼类死亡,为光伏生产厂家的环保工作敲响了警钟。由此,笔者根据光伏产业特点及自身工作经验,就产业链中除多晶硅料生产外各工段工艺过程的“三废”产生和环境保护工作应关注的几个问题进行探讨。

1. “三废”产生特点简析

1.1 生产废水

光伏产业一个特点就是清洗工序次数较多,使用到的清洗溶剂多,主要有酸液、碱液、皂液和纯水等,溶液使用到一定程度无法使用后便需外排,并可能带入细碎的硅料及其表面残余的切削液,形成生产废水。各工序废水按性质可分成酸碱、含氟废水、有机废水和含硅微粒废水4大类归类进行处理。此外,晶体硅铸锭切片和电池片加工均有间接冷却循环水系统的排水、纯水制备反渗透浓水等清洁下水排放。各种废水的产生情况详见表1。

1.2 生产废气

光伏产业产生的废气主要来自清洗过程挥发性酸或有机物挥发形成的酸雾、有机废气,特气(硅烷、磷烷)燃烧残余,以及丝印烘烤工序浆料中的有机物挥发等。废气性质可按酸性废气、特殊废气、有机废气等3大类归类配备相应的处理设施进行处理。各种废气的产生情况详见表2。

1.3 生产废渣(液)

光伏产业产生的废物产生量通常较大,按形态可分为固、液两态,按性质可分为一般工业固体废物和危险废物。各种废物的产生情况详见表3。

2. 污染防治对策探讨

2.1雨污分流、清污分流、分质处理

由于光伏产业废水产生量大、类多、污染成分复杂,规划建设废水设施时应遵循雨污分流、清污分流、分质处理的原则,在厂区内分别建设独立的雨水、污水收集处理系统。

其中,雨水可经雨水管道收集后排放;清洁下水无需处理,由独立管道收集进入专门水池贮存后用于厂区冲厕、绿化和道路浇洒等,剩余可接入雨水管道排放;废水应根据工程中来源、水质的不同,由各自工艺设备流出后,划分为含氟、酸碱、有机及含硅微粒废水4类归类收集。由表1得知,含氟和酸碱废水的污染成分有交叉,有机和含微粒废水污染成分有交叉,因此全厂可设置2套废水处理设施:一套针对含氟、酸碱废水,该流程可首先采用化学沉淀法去除含氟废水中的氟,其原理为投加钙盐等化学药品,形成氟化物沉淀或氟化物被吸附于所形成的沉淀物中而共同沉淀,其反应原理如下: Ca2+ + 2F- = CaF2,而后提升进入中和池和其他不含氟的酸碱废水合并进行中和处理。目前国内厂家已广泛应用先进的中和处理系统,其采用计算机自动控制,系统对pH值十分灵敏,若高于或低于设定的pH值,则系统会自动加酸或加碱,保证出水达标。第二套针对有机、含硅微粒废水,采用混凝+生化法,具体为:两类废水共同汇入系统后先经格栅去除大颗粒杂质,然后进入混凝反应池,通过投加絮凝剂进行混凝反应,出水流入沉淀池进行固液分离,去除悬浮物,而后进入生化处理系统进行处理,最后外排接入市政污水管网。此外,厂区生活污水宜接入生化处理系统,不但可一并处理,而且可增加生产废水中的碳源,增加其可生化性。

据调查,以上废水处理基本方案在国内著名光伏企业江西赛维LDK太阳能高科技有限公司得到了应用,废水经处理后可以达到《污水综合排放标准》(GB8978-1996)三级标准,符合城市污水处理厂接管水质,而后接入城市处理厂进行处理,可保证其对区域环境影响不大。

2.2保证厂房和设备的密闭性,积极发展和使用成熟成套化废气处理设备

光伏工业废气产生量虽小,无需设置大型烟囱进行排放,但种类多、污染物成分复杂,按性质可分为酸性、特殊、有机和含尘废气,且产生点位较为分散,据实地调查,国内多个光伏厂家厂内均设置有十数个甚至数十个的排气筒。

酸性废气现有的治理技术简单、成熟,普遍采用吸收法,其在光伏产业已得到广泛应用。吸收法原理为通过抽风机将废气经管道抽进设置于厂房外的吸收设备,常用NaOH溶液作为吸收剂,根据中和原理对废气进行吸收,去除效率通常可达90~95%。

特殊废气主要来自PECVD(化学气相沉积)工序使用的硅烷、氢气和氨气残余。PECVD工艺设备末端一般配备尾气处理装置,采用天然气作为燃烧氧化剂,进行燃烧处理。机理为:

硅烷燃烧后产生副产物SiO2颗粒,故燃烧器末端通常设集尘机进行收尘,而后进入洗涤塔进一步除尘,避免二次粉尘溢扬污染。该处理工艺也是目前半导体工厂对PECVD工艺废气的普遍采用的方法,在天津、上海等地的芯片厂运用较为普遍。根据《电子工业污染物排放标准“平板显示器、电真空及光电子器件”编制说明》(征求意见稿)提供的案例,某已投产的LCD生产企业采用该法对PECVD工艺废气进行处理,尾气中的硅烷、氢气呈现未检出状态,氨气可以满足《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)二级标准。

有机废气通常采取浓缩燃烧法或吸附法进行处理。两种方法在国内市场目前均有成熟的成套设备,包括前者为沸石浓缩转轮,后者为活性炭纤维吸附塔。根据《电子工业污染物排放标准“平板显示器、电真空及光电子器件”编制说明》(征求意见稿)提供的案例,某企业采用沸石浓缩转轮对有机废气进行处理,净化效率可达到88.9%~95.3%。

含尘废气采用常用设备布袋除尘器处理即可,其对粉尘的处理效率在98%以上,可将废气处理达到《大气污染物综合排放标准》(GB16279-1996)二级标准。

此外,光伏工厂的生产车间及化学品仓库一般均为封闭负压式的超洁净室,涉及挥发反应类化学品及气体的工艺设备及流程基本上全封闭式操作,并采用密闭的管道直接输送至工艺设备,气体及药品配送站设置有自动检测、报警和紧急排气系统,可将泄漏的微量废气抽出进行有组织排放。可见只要设计和管理得当,基本可消除了物料储存和使用过程中的废气无组织排放源。

2.3建设合理的生产废物临时贮存场

光伏产业各类固体废弃物产生量大、种类繁多,可根据废物的性质,建设独立的仓库式危险废物暂存间和一般工业固废暂存场,将废物分类临时贮存。

危险废物暂存间一般设置为仓库式,建设前应由有资质的单位进行设计,场所的选址、设计、运行、安全防护、监测遵循《危险废物贮存污染控制标准》(GB18597-2001),并做防风、防雨、防晒、防渗、防盗处理。各种废物分类进行存放暂存间内部,对于水处理污泥等含水量较大的固态废物宜采用防漏性较好PE编织袋袋装堆存;废酸等液体废物宜采用专用桶桶装存放,并设有放气孔。

一般工业固废暂存场暂存场设计和管理应满足《一般工业固体废物贮存、处置场污染控制标准》(GB18599-2001),禁止其他危险废物和生活垃圾混入。

2.4做好应急预案,防范环境风险事故

光伏产业的生产过程中需使用多种化学品,其中部分化学品具有易燃易爆和毒性,在运输、储存、使用和管理过程中存在环境风险。在突发性的事故状态下,一旦发生爆炸或泄漏,势必将危及人群和周围自然环境。因此,应采取下列风险防范措施:

(1)特气室、有毒气体及药品配送站安装有自动检测、报警和紧急排气系统,平时将泄漏的微量废气抽出排放,一旦报警或发现问题立即自动切断气源,并启动泄漏应急处理设备进行处理。

(2)设置事故应急池,预防平时废水的跑、冒、渗、漏或事故情况下废水对周围水环境造成影响。一旦发生废水处理设施故障,应立即停止生产,并及时将未来得及处理的废水引入事故应急池,同时对废水处理系统池进行维修,修好后将事故应急池中的废水再导回废水处理系统处理,杜绝废水发生非正常排放。