紫外光解技术应用于沥青烟废气治理的研究

曾宪营（深圳市天浩洋环保股份有限公司，广东　深圳　518109）



紫外光解技术应用于沥青烟废气治理的研究

曾宪营
（深圳市天浩洋环保股份有限公司，广东深圳518109）

摘要：在不同运行功率和运行时间条件下，使用“喷淋+紫外光解”工艺，分别利用184.9nm有极和无极汞灯处理沥青烟废气。结果证明，在相同功率条件下，无极紫外的性能远小于有极紫外；在43m³/min风量，紫外灯功率4kW条件下达到VOC最佳去除效率，其中有极汞灯的VOC浓度从42.3ppm降至10.2ppm，去除率达到75.9%；非甲烷总烃从24.6mg/m³降至2.88mg/m³，去除率达到88.3%；颗粒物从29.7mg/m³降至3.2mg/m³，去除率达到89.2%；臭气浓度（无量纲）从2317降至412，去除率达到82%，VOC去除效果较为稳定。

关键词：紫外光解；沥青烟；VOC；恶臭气体

0. 引言

在工业生产中，经常会用到沥青材料。在这些材料的储存和使用中，会有大量的沥青烟释放到空气中，沥青烟中的主要成分为颗粒物和多环芳烃类等物质。虽然沥青烟在排污总量中所占比例较小，但由于沥青烟可以造成局部空气污染，加之沥青烟中含有大量的多环芳烃类化合物，对操作工人和企业周边居民的身体健康带来严重危害，所以沥青烟对空气的危害性不容忽视。

沥青烟是一种VOC浓度不高却极为分散的沥青烟雾，通常认为用常规的方法不可能将其净化，目前正在研究或得以应用的净化方法有4种类型，即燃烧法、电捕法、吸附法和吸收法。

本研究分别采用微波无极紫外光解设备和有极紫外光解设备处理沥青储罐加热产生的沥青烟气，以探索紫外光解设备对VOC、非甲烷总烃、颗粒物、臭气浓度等的去除效果。相关资料显示，微波无极紫外灯管比有极紫外灯管使用寿命长，光转化效率高。本研究通过微波无极紫外技术与有极紫外技术对比，对国内紫外技术处理低浓度有机废气的实际效果进行分析。

1. 紫外光解工业试验

1.1紫外光解原理

一般有机物或无机物的化学键键能低于610kJ/mol（碳碳三键、碳氮三键、碳氧双键除外），184.9nm波长紫外线光子能量为647kJ/mol，这些物质在紫外线的照射下即可被裂解，生成新的物质（如·OH、·C、·H等等）；污染气体一般为含氧混合物，如上原理，氧气被紫外光能裂解生成具有氧化性的基团和臭氧；具有氧化性的基团与有机物裂解产物反应，最终生成CO2、H2O等物质。

1.2工艺流程（图1）

在离心风机的作用下，废气经过喷淋塔，去除具有黏性的颗粒物质，剩余气体成分进入紫外光解设备进行分解，分解后的产物与臭氧进行2～3秒的反应后由风机送至烟囱排放。在喷淋塔入口前设采用口，在进入烟囱前管道处设采用口。

图1工艺流程图

1.3实验设备

小型轴流风机一台，风量43m3/min；UV光解设备一台，25支灯管，总功率4kW，分5组，可人工调节通电灯管的数量；微波紫外光解设备一台，总功率4kW；小型喷淋塔一座；高度1.8m，直径0.4m，配套小型循环水泵很连接管道若干；硬管30m，软管15m，胶带若干；插座一个。

1.4测试仪器

美国华瑞PGM7300便携式VOCs检测仪一台，测量范围0～5000ppm；深圳市科尔诺电子有限公司GT901系列便携式O3检测仪一台，测量范围0～50ppm；AR836+风速仪一套；卷尺（第三方公司同步检测）。

1.5实验步骤

（1）连接管路和电线，依次为沥青罐出口管道连接、喷淋塔、UV光解、氧化管道。

表1不同运行功率有极紫外处理结果一览表

（2）分别开启有极灯管灯管功率0.8kW、1.6kW、2.4kW、3.2KW、4kW，观察VOC变化情况。

（3）分别开启无极紫外灯管功率0.8kW、1.6kW、2.4kW、3.2kW、4kW，观察VOC变化情况。

（4）在最佳运行功率条件下，观察进气烟气和反应管末端变化，第三方检测现场测量，用气袋采集气体样品。

表2不同运行功率无极紫外处理结果一览表

表3第三方检测数据一览表

2. 结果与分析

2.1实验结果

（1）分别开启有极灯管灯管功率0.8kW、1.6kW、2.4kW、3.2kW、4KW，采用美国华瑞PGM7300便携式VOCs检测仪检测有极紫外灯管在最佳功率下运行结果见表1。

（2）分别开启有极灯管灯管功率0.8kW、1.6kW、2.4kW、3.2kW、4kW，采用美国华瑞PGM7300便携式VOCs检测仪检测无极紫外灯管在最佳功率下运行结果见表2。

（3）第三方检测数据见表3。

2.2实验分析

（1）根据表1和表2可知，无论是微波无极紫外技术还是有极紫外技术，在运行功率增大时，VOC的去除率呈递增趋势，且变化趋势逐渐趋于平缓。当运行功率增大到一定程度时，去除率的变化不明显。

（2）通过表1与表2对比可知，在相同运行功率条件下，微波无极紫外灯管的去除率远远低于有极紫外灯管。目前国内微波紫外灯管的研究还没达到理想的效果，需要业界继续努力，加大研发力度。

（3）第三方检测结果现场采用气袋和微电脑平行采样器采样，测定前后流量和流速等，检测指标为非甲烷总烃和恶臭。第三方检测显示（表3），有极紫外技术处理沥青烟废气，非甲烷总烃去除率达到88.3%；颗粒物的去除主要为清水喷淋的作用，去除率达到89.2%；臭气浓度去除率达到82%。

（4）工艺处理后VOCs检测仪浓度结果降为10ppm左右，但是仍然存在一些白色烟雾，可能为喷淋塔带出的水雾。

结论

本研究证实，紫外光解技术在处理沥青烟等低浓度有机废气方面具有一定的可行性，尤其是较为成熟的有极紫外光解技术，在VOC去除方面表现出良好的性能，在恶臭气体处理方面也具有优良的效果。无极紫外技术的研发还需业界加大力度。紫外光解技术在处理有机废气时需配套使用一些预处理设备，水喷淋是常用的一种。

喷淋洗涤法是一项成熟的低成本技术，但在实际应用中往往因为一些环保企业技术基础的欠缺或为了压缩成本造成去除率低、除雾层效果差等现象。在实际应用中，环保企业应扎实基础，实实在在为客户办事，避免恶性竞争，造福人民大众。

值得一提的是，使用“喷淋+紫外光解”工艺处理沥青烟废气过程中，废气中一些黏性颗粒物质经预处理并不能完全去除，由于惯性力的作用，会附着在紫外灯管上，长期积累会影响灯管的效率。在紫外光解设备使用中需要定期对灯管进行清洗和维护。

参考文献

［1］才洪美，李朝霞，李静，等.沥青烟对环境的潜在危害性评价［J］.新型建筑材料，2014，41（8）：47-50.

［2］王纯，张殿印.废气处理工程技术手册［M］.北京：化学工业出版社，2012.

［3］谢锄.恶臭气体及工业烟气光解净化处理方法及设备［P］.中国专利：CN101161291.

中图分类号：TF821

文献标识码：A