高校實驗室廢氣處理方案設計

 

高校理化生化實驗室正常的教學和科研活動中使用了***量的化學藥劑，但實驗室中的化學藥劑***多具有一定的揮發性，有的揮發性很強。目前，我******部分高校理化實驗室和生物實驗室產生的有毒有害污染氣體處于直接排放狀態，少數做得***的實驗室僅對廢氣設置簡單的活性炭吸附過濾裝置。***學實驗室功能多樣，使用的化學品種類繁多，產生的廢氣具有類型復雜的***點。目前，市場上使用的廢氣處理工藝在污染物處理的應用上存在一定的局限性，給廢氣處理工藝的設計帶來了很***的困難。根據***家環境污染防治法等環保要求，高校實驗室廢氣需要***殊的污染防治措施，收集并有效處理后排放到***氣中。為了滿足環保要求，根據實驗樓廢氣的***點和實驗樓的現場***點，分別設計了幾套實驗室廢氣處理裝置。實際監測表明，處理效果******，符合排放標準和當地環保要求。

一、實驗樓廢氣***征

1.有許多種類和復雜的組件

由于實驗樓內生化實驗種類繁多，試劑種類繁多，成分復雜。根據實驗樓各實驗室所用化學品的調查統計，各實驗室的廢氣主要分為兩類:***類是無機污染物，如氯化氫、溴化氫、硝酸、氯酸、硫酸等；***二類是揮發性有機化合物，如氯甲烷、乙酸乙酯、甲苯、丙酮、丙烯酸、乙酸、甲醇、乙醇。由于廢氣成分復雜，在設計廢氣處理方案時需要考慮廢氣處理的普遍適用性。

2.不穩定排放

由于高校各實驗室通風系統開啟時間不固定，使用時間不一，廢氣排放不穩定，以間歇為主。

3.風量***，濃度低

實驗室廢氣由集氣罩或通風柜收集。為了高效地收集廢氣，需要提高罩口和通風柜表面的風速，從而產生***量的廢氣收集空氣。一個實驗室通常有2-8個通風柜，單個通風柜的風量約為2000 m2/h，單個實驗室的風量約為4000-16000 m2/h，由于風量***，單個實驗室使用的藥物劑量小，導致廢氣具有風量***、濃度低的***點。

4.點源擴散和三維污染

實驗樓為多層建筑，實驗室分布在每層，廢氣點源分散，呈現立體污染，廢氣收集管網設計困難。

二、實驗樓廢氣處理工程***點

1.網站有限

由于實驗室數量多，每個實驗室收集的廢氣量***，為了有效控制廢氣，滿足規范要求，需要設置多套廢氣處理裝置，因此需要提供***量場地放置廢氣處理裝置。但是實驗樓位于校園內，位置比較敏感。因此，綜合比較表明，廢氣處理裝置應放置在實驗樓的***部。

2.工程敏感性

高校實驗樓是***量師生開展科研教學活動的場所，人員比較集中，對實驗室廢氣處理的效果提出了更高的要求。廢氣處理項目的實施不僅需要達到***家和地方排放標準的污染物排放標準，還需要去除異味，以免影響師生正常的教學和科研活動。

三、廢氣處理工程設計

1.廢氣收集的風量設計

(1)氣體體積設計

①通風柜容積

②集氣罩的氣體體積

2.廢氣處理工藝設計

(1)常見廢氣處理工藝

實驗室廢氣中的主要污染物是無機污染物和揮發性有機化合物。目前，針對這兩類廢氣污染物廣泛使用的處理技術主要分為回收技術和銷毀技術兩***類。回收技術主要包括冷凝、吸收和吸附，破壞技術主要包括燃燒、生物法、等離子體和光催化。

①吸收法:利用相似相溶解和化學中和原理，吸收廢氣中的水溶性和酸堿性污染物。

②吸附法:利用吸附劑巨***的比表面積對污染物進行物理吸附。

③生物法:利用微生物降解廢氣中溶于水的物質，從而凈化氣體。

④光催化:在紫外線照射和催化劑作用下，利用光能進行的一系列化學反應，從而降解污染物。

⑤等離子體:利用外加電壓擊穿氣體，產生電子、離子、自由基等活性基團，利用高能活性基團轟擊氧化污染物。

⑥冷凝法:利用物質在不同溫度下具有不同飽和蒸汽壓的物理性質，通過降低系統溫度或增加系統壓力，將氣態污染物冷凝并從廢氣中分離出來。

⑦燃燒法:采用高溫熱氧化分解，將有機物徹底氧化分解為二氧化碳和水。

(2)工藝設計

實驗室廢氣不僅含有氯化氫、溴化氫等無機污染物，還含有甲醇、乙醇、丙酮等揮發性有機化合物。在設計處理工藝時，應同時考慮這兩種污染物。目前，在廢氣處理***域，由于無機物的水溶性通常較***，對無機污染物的處理工藝相對簡單，主要采用吸水法、堿液吸收法等工藝。但揮發性有機化合物的理化性質千差萬別，其毒理性質和處理效果也各不相同，因此相應的處理工藝也是多樣化的。目前，應用廣泛的技術包括冷凝法、吸收法、吸附法、光催化法、生物法、低溫等離子體法、燃燒法等。每種技術都有其適用對象和***缺點。冷凝法適用于小風量、高濃度廢氣的處理，廣泛應用于溶劑回收；吸收法適用于處理水溶性***的有機物，常用作廢氣預處理工藝。燃燒法適用于高濃度、高熱值、排放穩定、無鹵素的有機廢氣。生物法和光催化適用于有機廢氣的簡單除臭，常用于污水站廢氣處理；該吸附方法適用于***多數有機物的吸附，通用性***，適用于低濃度、間歇性排放的有機廢氣的處理。

每種廢氣處理技術都有其適用對象和技術缺陷，沒有一種技術可以處理所有的廢氣污染物。因此，在設計廢氣處理工藝時，應更多地考慮結合現有的廢氣處理技術，揚長避短。根據實驗室廢氣的***點，如風量***、濃度低、無機物和有機物多、間歇排放等，設計了“堿液吸收法+活性炭吸附”的組合工藝進行處理。堿液用于吸收氯化氫、溴化氫等無機污染物，活性炭***量微孔用于物理吸附有機物，從而凈化實驗室廢氣。

3.廢氣處理設備的設計

(1)塔架結構設計

由于實驗樓廢氣處理裝置數量較多，實驗樓的屋***空間非常有限。為了有效解決占地問題，本項目摒棄了堿液吸收塔和活性炭吸附箱分離的常規做法，***化了堿液吸收塔和活性炭吸附箱的一體化設計，有效結合成一體化廢氣處理裝置。整個結構包括填料吸收段和蜂窩活性炭吸收段兩個處理過程。吸收段主要從氣相主體中分離出無機成分和水溶性揮發性有機化合物VOC，并將其轉移到液相中，從而實現廢氣的凈化。

(2)填料的選擇

填料是填料塔的核心部件，它提供氣液兩相接觸傳質和傳熱的表面，與其他內件一起決定填料塔的吸收性能。目前，在廢氣處理***域，主要分為散裝和規整填料。松散填料主要包括萊西環和空心球。規整填料主要以絲網波紋填料和板式波紋填料為代表。在此基礎上，出現了脈沖規整填料、壓延板波紋填料和LH規整填料。規整填料的***勢主要體現在壓降更小，堵塞更少，但成本高于散裝填料。

(3)吸收劑和吸附劑的選擇

為了提高酸性廢氣的吸收效果，選擇吸收效果較***的氫氧化鈉堿液作為吸收劑。有機廢氣吸附劑主要有顆粒活性炭、蜂窩活性炭、活性炭纖維、沸石分子篩、硅膠、活性氧化鋁等。其中，顆粒炭和蜂窩炭是應用***早和***廣泛的，是******的吸附劑。本工程設計選用蜂窩狀活性炭，不僅吸附效果更***，阻力更低，而且在裝填和吸附飽和后便于更換。為了減少吸收段濕度的影響，選用防水蜂窩活性炭。

4.廢氣處理設備控制系統

(1)自動加入堿液

由于廢氣處理設備數量過多，本項目配備了自動添加堿液的控制系統。計量泵由循環水箱中的酸堿度控制。當循環水箱的酸堿度低于設定值時，加藥計量泵將自動工作，給循環水箱加藥。當pH值達到設定值時，計量泵自動停止工作。

(2)風機和水泵控制

為了方便實驗室操作，在實驗室內設置遙控開關，實現風機與水泵的聯動，風機轉速由管道靜壓自動控制。

5.二次污染的防治

吸收-吸附一體化塔在使用過程中，吸收段會周期性產生廢氣洗滌液，吸附段會產生吸附飽和的蜂窩狀活性炭。洗滌廢液定期通過PVC管排入學校實驗室廢水處理站，將飽和的廢蜂窩活性炭置換后委托給具有危險廢物處置資質的***三方作為危險廢物進行合理合法的處置。另外，為了降低屋***風機的噪音，在排風管道和風機之間安裝了消音器，同時在風機的外圍整體設置了隔聲箱，風機放置在隔聲箱內，******降低了實際運行時的噪音污染。

本文介紹的吸附-吸收一體化塔結構簡單，操作管理方便，可同時有效處理無機廢氣和揮發性有機廢氣，不僅減少了設備占用，而且降低了投資成本，節約了環保資金，可在高校實驗室廢氣處理***域推廣使用。