含硫化合物廢氣處理解決方案

含硫化合物廢氣是以S02爲主的含硫化合物:大氣污染物中的含硫化合物包括硫化氫、二氧化硫、三氧化琉、 硫酸、亞硫酸鹽、硫酸鹽和有機硫氣溶膠。以SO2爲主。

一、工業廢氣的主要來源

造成(chéng)大氣污染的廢氣及污染物主要來自工業污染源,在我國(guó)曆年的《全國(guó)環境統計公報》中主要統計工業廢氣,包括燃料燃燒廢氣和生産工藝廢氣。曆年來我國(guó)廢氣治理的重點是:燃料燃燒(主要是燃煤)廢氣、生産工藝廢氣,以及汽車尾氣。【硫化氫廢氣處理】

(一)燃料燃燒廢氣

作爲一次能(néng)源的化石燃料的燃燒,化石燃料的燃燒,特别是不完全燃燒將(jiāng)導緻由煙塵、硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物的産生,引起(qǐ)大氣污染問題,以燃煤引起(qǐ)的大氣污染問題最爲嚴重。我國(guó)使用的能(néng)源燃料中,以固體燃料煤占的比例最大。根據《中國(guó)統計年鑒》(1995)的能(néng)源結構資料,1984〜1993年10年統計,煤占75%-76%,石油占17%左右,天然氣等占2.2%～2.4%(其餘爲水電)。可見煤和石油天然氣的使用占中國(guó)能(néng)源使用的絕大比例。然而煤燃燒是煙塵、硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳等主要污染物的來源。因爲不完全燃燒,燃燒天然氣排放的廢氣天然氣的主要成(chéng)分是二氧化碳,也含有數量不定的乙烷和少量的氮、氦和甲烷。一般要求天然氣加工廠回收可液化的組分并在去除硫化氫後(hòu)方可使用。燃燒天然氣一般過(guò)量空氣率範圍爲10%~15%,但是一些大型鍋爐卻在較低的過(guò)量空氣率下運行以增加燃燒效率和減少氮氧化物排放量。但當操作不當、混合不好(hǎo)、空氣不充足時(shí)都(dōu)可能(néng)産生大量的煙、一氧化碳和烴類等污染排放物。同時(shí),在工廠加工時(shí),爲使人易于察覺,把含硫的硫醇加到天然氣中,因此在燃燒過(guò)程中也會(huì)産生少量硫氧化物。

(二)工業生産源

1.煤炭工業源

煤炭加工主要有洙煤、煉焦及煤的轉化等,在這(zhè)些加工中均不同程度地向(xiàng)大氣排放各種(zhǒng)有害物質主要有顆粒物、二氧化硫、一氧化碳、氮氧化物及揮發(fā)性有機物及無機物。

2.石油和天然氣工業源

(1)石油煉制:石油原油是以燒經(jīng)、環焼徑、芳烴等有機化合物爲主的成(chéng)分複雜的混合物。除烴類外,還(hái)含有多種(zhǒng)硫化物、氮化物等。

(2)天然氣的處理過(guò)程:從高壓油井來的天然氣通常經(jīng)過(guò)井邊的油氣分離器去除輕凝結物和水。天然氣中常含有天然氣油、丁烷和丙烷,因此要經(jīng)天然氣處理裝置回收這(zhè)些可液化的成(chéng)分方能(néng)使用。

3.鋼鐵工業

鋼鐵工業主要由采礦、選礦、燒結、煉鐵、煉鋼、軋鋼、焦化以及其他輔助工序(例如廢料的處理和運輸等)所組成(chéng)。各生産工序都(dōu)不同程度地排放污染物。生産1t鋼要消耗原材料6~7t,包括鐵礦石、煤炭、石灰石、接礦等,其中約80%變成(chéng)各種(zhǒng)廢物或有害物入環境。排入大氣的污染物主要有粉塵、煙塵、S02、CO、N0x、氟化物和氯化物等。

4.有色金屬工業

有色金屬通常指除鐵(有時(shí)也除鉻和錳)和鐵基合金以外的所有金屬。有色金屬可分爲四類:重金屬、輕金屬、貴金屬、和稀有金屬。重有色金屬在火法冶煉中産生的有害物以重金屬煙塵和SO2爲主,也伴有汞、镉、鉛、砷等極毒物質。生産輕金屬鋁時(shí),污染物以氟化物和瀝青煙爲主;生産鎂和钛、锆、铪時(shí),排放的污染物以氯氣和金屬氯化物爲主。【二氧化硫脫硫技術】

5.建材工業

建築材料種(zhǒng)類繁多,其中用量最大最普遍的當屬砂石、石灰、水泥、瀝青混凝土、磚和玻璃等。它們的主要排放物爲粉塵。

6.化學(xué)工業

化學(xué)工業又稱化學(xué)加工工業,其中産量大、應用廣的主要化學(xué)工業有無機酸、無機堿、化肥等工業。其排放的污染物,由原料,加工工藝,生産環境等方面(miàn)決定。

二、硫化合物的危害

二氧化硫是一種(zhǒng)無色不可燃的有毒氣體,具有強烈的辛辣、刺激性氣味。當空氣中SO2的體積分數達到一定濃度時(shí),就(jiù)會(huì)對(duì)人體健康産生明顯危害,鼻腔和呼吸道(dào)粘膜都(dōu)會(huì)出現刺激感;過(guò)高時(shí),能(néng)夠引起(qǐ)支氣管收縮與聲帶痙攣,進(jìn)而還(hái)會(huì)發(fā)生鼻腔出血、呼吸困難等現象,還(hái)會(huì)誘發(fā)支氣管炎、肺水腫、肺硬化等疾病,甚至死亡。此外,SO2還(hái)可增強緻癌物苯并導緻緻癌。

值得注意的是,SO2、SO3與水氣、煙塵等結合形成(chéng)硫酸煙霧及硫酸鹽後(hòu),造成(chéng)的生态環境污染和危害遠比單一的S02大得多,其毒性作用可增大3～4倍;若硫酸霧氣溶膠的微粒爲重金屬粒子時(shí),其刺激作用比SO2的單獨刺激作用增強10倍,因爲硫酸霧氣溶膠微粒能(néng)夠侵入肺的深部組織。因此,當SO2與顆粒污染物并存時(shí),其毒害作用遠遠超出二者單獨作用之和。一般說(shuō)來,當大氣中硫酸霧體積分數尚未達到0.8×10-6時(shí),人已不能(néng)忍受。前面(miàn)所述的世界上幾次著名的硫酸煙霧事(shì)件(如比利時(shí)的馬斯河谷、美國(guó)的多諾拉、英國(guó)的倫敦等)中硫酸煙霧的體積分數爲(1.38～2.00)×10-6,都(dōu)造成(chéng)了很大的傷亡與損失。硫酸煙霧在降水過(guò)程中造成(chéng)土壤和水體酸化,影響植物和水生生物的生長(cháng),腐蝕金屬和建築材料,并對(duì)生物有強烈的刺激和傷害作用。

空氣中SO2濃度和存在時(shí)間超過(guò)一定值時(shí)還(hái)會(huì)對(duì)植物造成(chéng)傷害。SO2通過(guò)植物氣孔進(jìn)入葉組織并溶于細胞壁上的水分中,最後(hòu)被(bèi)細胞氧化爲硫酸根離子。若SO2的進(jìn)入速度過(guò)快,則導緻硫酸根離子的積累而引起(qǐ)細胞膜類脂的過(guò)氧化,從而水分和離子平衡失調,幹擾植物合成(chéng),影響植物生長(cháng)。植物在SO2的傷害下,其發(fā)育生長(cháng)受到阻礙,葉脈之間或葉端邊緣出現灰白或黃褐色壞死斑,嚴重時(shí)使葉片組織脫水、焦枯。

硫化氫是無色、具有濃厚腐蛋氣味的有毒氣體,易溶于水。空氣中H2S的體積分數爲0.04時(shí)便有害于人體健康,0.1時(shí)就(jiù)可緻人死亡,大氣中允許的硫化氫濃度爲0.01g/m3。H2S的刺激性作用能(néng)引起(qǐ)眼結膜炎;如果侵入血液中能(néng)與血紅蛋白結合,生成(chéng)硫化血紅蛋白而使人缺氧,窒息死亡。

三、含硫廢氣的淨制

1.低濃度S02廢氣的淨制

目前應用的煙氣脫硫方法,大緻可分爲兩(liǎng)類,即幹法脫硫與濕法脫硫。幹法脫硫:該法是使用粉狀、粒狀吸收劑,吸附劑或催化劑去除廢氣中的80%。幹法的最大優點是治理中無廢水、廢酸排出,減少了二次污染;缺點是脫硫效率較低,設備廢大,操作要求髙。

濕法脫硫:該法是采用液體吸收劑如水或械溶液洗塗含S02的煙氣,通過(guò)吸收去除其中的S02。濕法脫琉所用設備較簡單,操作容易,脫硫效率較高。但脫硫後(hòu)煙氣溫度較低,于煙囪排煙擴散不利。由于使用不同的吸收劑可獲得不同的副産物而加以利用,因此濕法楚各國(guó)研究最多的方法。

根據對(duì)脫硫生成(chéng)物是否應用,脫硫方法還(hái)可分爲抛棄法和回收法兩(liǎng)種(zhǒng)。

抛棄法是將(jiāng)脫硫生成(chéng)物當作固體廢物抛掉,該法處理方法簡單,處理成(chéng)本低,因此在美國(guó)、德國(guó)等國(guó)采用抛棄法的很多。但是抛棄法不僅浪費了可利用的硫資源,而且也不能(néng)徹底解決環境污染問題,隻是將(jiāng)污染物從大氣中轉移到了固體廢物中,不可避免地引起(qǐ)二次污染。爲解決抛棄法中所産生的大量固體廢物,還(hái)需占用大量的處罝場地。因此,此法不适于我國(guó)國(guó)情,不宜大量使用。

回收法則是采用一定的方法將(jiāng)廢氣中的硫加以回收,轉變爲有實際應用價值的副産物。該法可綜合利用硫資源,避免了固體廢物的二次污染,大大減少了處置場地,并且回收的副産品還(hái)可創造一定的經(jīng)濟收益,使脫硫費用有所降低。但到目前爲止,在已發(fā)展應用的所有回收法中,其脫硫費用大多高于抛棄法,而且所得副産物的應用及銷路也都(dōu)存在著(zhe)很大的限制。特别足對(duì)低濃度S02煙氣的治理,需龐大的脫硫裝置,對(duì)治理系統的材料要求也較髙,因此在技術上和經(jīng)濟效益上還(hái)存在一定的因難。由于環境保護的需要,從長(cháng)遠觀點看,我國(guó)應以發(fā)展回收法爲主。

根據淨化原理和流程來分類,煙氣脫硫方法又可分爲下列二類:

(1)用各種(zhǒng)液體或固體物料優先吸收或吸附廢氣中的S02

(2)將(jiāng)廢氣中的在氣流中氧化爲S03,再冷凝爲硫酸;

(3)將(jiāng)廢氣中的S02在氣流中還(hái)原爲硫,再將(jiāng)硫冷凝、

随著(zhe)科技的進(jìn)步,生物法處理工業含S02廢氣是一項新型技術。生物法煙氣脫硫是利用化能(néng)自養菌對(duì)SO2的代謝過(guò)程,將(jiāng)煙道(dào)氣中的硫氧化物經(jīng)微生物的還(hái)原作用生成(chéng)單質的硫而去除.目前研究認爲有兩(liǎng)種(zhǒng)方式:一種(zhǒng)是同化型硫酸鹽還(hái)原作用,利用微生物把硫酸鹽還(hái)原成(chéng)還(hái)原态的硫化物,然後(hòu)再固定在蛋白質當中;另一種(zhǒng)是異化型硫酸鹽還(hái)原作用,是在厭氧條件下把硫酸鹽還(hái)原成(chéng)硫化氫的過(guò)程。生物法具有工藝設備簡單,能(néng)耗低,運行費用低,二次污染少等優點,有著(zhe)廣闊的工業應用前景。【硫酸霧廢氣處理】

2.含H2S廢氣的淨制

對(duì)硫化氫的治理主要是依據其弱酸性和強還(hái)原性進(jìn)行脫硫。目前國(guó)内外所采用的方法很多,但歸納起(qǐ)來主要還(hái)是幹法和濕法兩(liǎng)類。具體的方法應根據廢氣的性質、來源及具體情況而定。

幹法脫疏:幹法是利用的還(hái)原性和可燃性,以固體氧化劑或吸附劑來脫硫,或者直接使之燃燒。幹法脫硫是以氧氣使H2S氧化成(chéng)硫或硫氧化物的一種(zhǒng)方法,也可稱爲幹式氧化法。常用的有改進(jìn)的克勞斯法、氧化鐵法、活性碳吸附法、氧化鋅法和卡太蘇耳法。所用的脫硫劑、催化劑有活性炭、氧化鐵、氧化鋅、二氧化錳及鋁礬土,此外還(hái)有分子篩、離子交換樹脂等。一般可回收硫、二氧化硫、硫酸和硫酸鹽。

3、硫酸霧淨化方法

霧狀的酸類物質稱爲酸霧。現代工業生産中,硫酸、鹽酸、硝酸、HF等常作酸洗也用于酸洗工藝中。通常要在酸洗液中通入高壓蒸汽或使被(bèi)處理工件抖動以提高酸洗效果,在此過(guò)程中將(jiāng)産生大量的酸霧。有一些氣體如氯化氫、氯氣、三氧化硫、氟化氫等,可與空氣中的水蒸氣反應生成(chéng)酸霧。鉻酸霧主要産生于電鍍工藝中。

硫酸霧的處理方法可以分爲物理淨化法和化學(xué)淨化法兩(liǎng)類。酸霧因此性質不同,對(duì)其控制及淨化的方法和難易程度也不相同。物理方法包括吸附-解析法、離心法、過(guò)濾法等,化學(xué)淨化法包括燃燒法、氧化法、還(hái)原法、中和法、水解法、催化法等。堿液洗滌法技術成(chéng)熟、流程簡單,是酸霧處理的傳統方法。一般而言,硫酸霧的沸點較高,霧滴粒徑較大,處理較易。

硫酸霧在大氣中主要以氣溶膠的形式存在。傳統的處理方法包括濕式的水洗法、堿液洗滌法和幹式的絲網過(guò)濾法、活性炭吸附法、靜電除霧器除霧法、也有用懸浮塑料球覆蓋、泡沫封閉液面(miàn)等方法防止酸霧外溢,但這(zhè)些淨化方法效率低,也達不到淨化酸霧的目的。比較而言,濕式淨化法用水量大,易産生二次污染,運行費用高,占地面(miàn)積較大。