"噴淋洗(xi)滌+活性炭吸附(fu)"凈化(hua)工藝的(de)探討

 

　　在大多數(shu)情況下，將噴(pen)淋洗(xi)滌塔和(he)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)附(fu)塔直接串(chuan)聯，是許多廢氣治理(li)凈化(hua)工藝中常見但容易被忽視的(de)誤區。特別(bie)是很多環(huan)評(ping)碰(peng)到，"酸(suan)霧(wu)+VOC"類廢氣，凈化(hua)工藝基本采用"噴(pen)淋洗(xi)滌+活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)附(fu)"。這個搭配(pei)其(qi)實存在原理(li)上的(de)"悖論"，要解釋(shi)這一現象(xiang)，得先拆解噴(pen)淋洗(xi)滌和(he)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)吸(xi)(xi)附(fu)各自的(de)作用原理(li)，噴(pen)淋洗(xi)滌后尾氣中含液態水(shui)霧(wu)，而(er)活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)需要干燥環(huan)境才能達到吸(xi)(xi)附(fu)效(xiao)果(guo)。碰(peng)到水(shui)霧(wu)顆粒會表面包裹住活性(xing)(xing)(xing)炭(tan)失去吸(xi)(xi)附(fu)功效(xiao)，同(tong)時在迎(ying)風(feng)面結痂增加(jia)風(feng)阻。從而(er)大幅降低(di)凈化(hua)效(xiao)率(lv)，甚至(zhi)導致整個系統失效(xiao)。

 

　　有(you)(you)些"噴(pen)(pen)淋(lin)(lin)洗滌(di)(di)+活性炭吸附"凈化(hua)工藝基本能用(yong)，那是因為前端噴(pen)(pen)淋(lin)(lin)塔的(de)氣液(ye)比只(zhi)有(you)(you)1:1或≤1:2，基本沒有(you)(you)達到噴(pen)(pen)淋(lin)(lin)洗滌(di)(di)的(de)效(xiao)果。

　　下(xia)面(mian)從凈化原(yuan)理、問題(ti)細節和(he)正確工(gong)藝(yi)設(she)計(ji)三個方面(mian)來詳細解釋為什么(me)這是(shi)悖(bei)論，以及(ji)應該如何(he)正確設(she)計(ji)。

　　一、兩(liang)種技術的原理及其沖(chong)突

　　(1)噴淋洗滌(di)的原理：

　　主要處理(li)(li)(li)親水性的(de)(de)污染物(wu)，如(ru)酸堿廢(fei)(fei)氣(HCl、NH?、SO?等)、易溶(rong)于水的(de)(de)有機物(wu)(如(ru)醇類(lei)、酮類(lei)、部(bu)分(fen)醛類(lei))以及粉塵顆粒物(wu)。通過(guo)噴淋液(ye)(ye)(水或(huo)化學藥劑)與廢(fei)(fei)氣充分(fen)接觸，利用傳質吸收和慣性碰撞的(de)(de)原理(li)(li)(li)，將污染物(wu)轉移到液(ye)(ye)體中或(huo)使顆粒物(wu)增重后(hou)被捕獲(huo)。經(jing)過(guo)噴淋處理(li)(li)(li)后(hou)，廢(fei)(fei)氣會變成高(gao)濕的(de)(de)飽(bao)和濕空氣，相對濕度接近100%，其中夾(jia)帶著大量微小液(ye)(ye)滴(水霧(wu)/氣溶(rong)膠)。即使安(an)裝了簡單的(de)(de)除霧(wu)器，也無法100%去除這些微米(mi)級的(de)(de)水霧(wu)。

　　(2)活性炭吸(xi)附的原理(li)

　　核心作用：主要依(yi)靠活性(xing)炭(tan)巨大的比表(biao)面積和豐富的微孔結構(gou)，通過(guo)范德華力(li)(物理吸附)來捕獲疏水性(xing)的揮發性(xing)有機物(VOCs)和惡臭氣體。

　　▲工作的(de)理想條件：干爽的(de)活(huo)性炭表面，孔道必須(xu)暢通無阻，才(cai)能讓氣體分子順利進入并被吸附(fu)。

　　▲較低(di)的相對(dui)濕度(du)：水分(fen)(fen)子(zi)(zi)也是極性(xing)分(fen)(fen)子(zi)(zi)，會(hui)(hui)與VOCs分(fen)(fen)子(zi)(zi)競爭(zheng)吸(xi)附位點(dian)。當(dang)濕度(du)很高時，水分(fen)(fen)子(zi)(zi)會(hui)(hui)優先(xian)占據活性(xing)炭(tan)表面(mian)的親水位點(dian)甚至孔(kong)道，導(dao)致其(qi)吸(xi)附VOCs的能(neng)力急劇下降。

　　二、悖論與沖突的具體(ti)體(ti)現

　　噴淋洗滌(di)后(hou)尾氣(qi)中含水(shui)霧顆粒直接包裹(guo)住活性炭表(biao)面從而(er)失去吸附能力，正(zheng)是問題的核心(xin)，具體表(biao)現在：

　　(1)物理堵塞：

　　噴(pen)淋塔帶來的(de)水霧顆(ke)粒會直接撞擊并附著在活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)的(de)表面，形成一層(ceng)水膜。這層(ceng)水膜會物(wu)理性(xing)地堵塞(sai)活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)的(de)入口孔(kong)道，使(shi)得VOCs廢氣(qi)根本無法進入活(huo)性(xing)炭(tan)(tan)內部的(de)巨(ju)大比表面積區域，就像給海綿表面裹(guo)了一層(ceng)塑料膜，再多的(de)孔(kong)也失去(qu)了作(zuo)用。

　　(2)競爭吸附：

　　即(ji)使水霧(wu)沒(mei)有完(wan)全堵塞孔道，高濕度的廢(fei)氣(qi)中的水蒸氣(qi)分子也會大量(liang)涌入活性炭(tan)的微孔中。

　　水分子是(shi)(shi)極性(xing)的，會(hui)與VOCs分子(許(xu)多是(shi)(shi)非極性(xing)或弱極性(xing)的)競爭吸附位(wei)點。由于(yu)水分子數量占(zhan)絕對優勢，它會(hui)優先占(zhan)據(ju)這些位(wei)置(zhi)，導致活性(xing)炭對目標(biao)污(wu)染(ran)物VOCs的吸附容(rong)量大(da)幅降(jiang)低，可能僅為干燥條件下的幾分之一甚(shen)至更低。

　　(3)衍生問題：

　　▲系統(tong)風(feng)阻增大：活性炭被(bei)弄濕后，顆粒間會形成水橋，導致床層板結(jie)，廢(fei)氣通過的(de)阻力(壓降)急(ji)劇增加(jia)，能耗飆升(sheng)，甚至損(sun)壞風(feng)機。

　　▲滋生微(wei)生物：潮(chao)濕的(de)活性炭和(he)其中(zhong)的(de)有機物是微(wei)生物(細菌、霉(mei)菌)繁殖(zhi)的(de)溫床，會產生生物泥垢，進一步堵塞孔道，并產生新的(de)惡臭氣味。

　　安全(quan)性風險：如果廢氣中含有高溫或(huo)反(fan)應性物質，潮濕(shi)環境可能帶來腐蝕或(huo)其它(ta)未(wei)知反(fan)應風險。

　　三、正確(que)的工藝組合與設計

　　當(dang)碰(peng)到"酸霧+VOC"類尾氣時，采用(yong)"噴淋洗滌+活性炭(tan)吸附"的(de)(de)工藝從投資成(cheng)本和運行成(cheng)考慮也是最(zui)經濟(ji)的(de)(de)選擇(ze)。但不能簡單直接地(di)串聯，中間必須進行有效(xiao)的(de)(de)處理(li)。正確的(de)(de)工藝邏(luo)輯是：

　　(1)"預處理(li)+除濕+后端凈化"

　　常(chang)見且正確的組(zu)合工藝是：噴淋洗滌(di)塔(ta)(ta)+除濕+煙氣換熱(re)器(qi)(可選(xuan))+活性(xing)炭吸(xi)附箱/塔(ta)(ta)。

　　① 噴淋洗(xi)滌塔(ta)作為(wei)預(yu)處理(li)單(dan)元去除掉酸(suan)性/堿(jian)性廢氣、粉塵和大(da)顆粒物(wu)(wu)。這(zhe)一步保護了后端的活性炭(tan)，避免其被粉塵快速堵(du)塞或被酸(suan)堿(jian)物(wu)(wu)質(zhi)腐蝕(shi)。

　　② 除(chu)濕段可選擇電暈放(fang)電的(de)除(chu)塵設(she)備或高(gao)效除(chu)霧(wu)器，由乾瀚公司(si)生產的(de)"電暈放(fang)電的(de)一(yi)體化(hua)除(chu)塵設(she)備"通過核電降(jiang)塵作用徹底去除(chu)尾氣水霧(wu)顆(ke)粒，包括氣溶(rong)膠(jiao)。高(gao)效除(chu)霧(wu)器的(de)選擇有：

　　▲絲網除霧器，利(li)用慣(guan)性碰撞(zhuang)捕獲較小(xiao)液(ye)滴。

　　▲旋風除(chu)霧(wu)(wu)器或葉片式(shi)除(chu)霧(wu)(wu)器。

　　▲纖維除(chu)霧(wu)器：能捕獲微米(mi)級甚至亞微米(mi)級的霧(wu)滴。

　　▲經過高效除霧后(hou)，廢(fei)氣中夾帶(dai)的液態(tai)水含量可被降至極低(di)水平(ping)。

　　③ 煙(yan)氣換熱器/冷凝(ning)器：經過噴淋后(hou)，廢(fei)(fei)氣溫度(du)降低(di)，但濕度(du)依(yi)然處于飽(bao)和狀態。通過加熱(降低(di)相(xiang)(xiang)對(dui)濕度(du))或進一步冷凝(ning)脫水，可以顯(xian)著降低(di)廢(fei)(fei)氣進入活(huo)性(xing)炭前的(de)相(xiang)(xiang)對(dui)濕度(du)，為(wei)活(huo)性(xing)炭創造(zao)最佳的(de)吸(xi)附(fu)環境。

　　④ 活性炭吸(xi)附塔(ta)：此時，廢氣已經變得相對干燥、清潔，活性炭可以高效(xiao)地吸(xi)附剩余的、噴淋法無法處理的疏水性VOCs有機物，發揮其最大功效(xiao)。

　　總結：

　　"噴(pen)(pen)淋洗滌+活(huo)性炭吸(xi)附"的(de)(de)直接(jie)串(chuan)聯是一個(ge)工藝(yi)悖論，因為(wei)它(ta)讓前(qian)一個(ge)工序(xu)(xu)(噴(pen)(pen)淋)的(de)(de)副產物(高(gao)濕(shi)、水霧)直接(jie)破壞后一個(ge)工序(xu)(xu)(活(huo)性炭吸(xi)附)的(de)(de)核心工作條件。

　　在科學的(de)廢氣治理(li)工藝設計中，它們之間必須增加除濕(shi)工藝(如濕(shi)電或高效除霧器等)將兩(liang)者(zhe)的(de)功能解耦，使其各司其職，才能形成一個(ge)高效、穩定、經濟的(de)組合(he)工藝。許多治理(li)效果不佳的(de)項目(mu)，問題往(wang)往(wang)就(jiu)出(chu)在這個(ge)容易被忽略(lve)的(de)"細(xi)節"上。

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