高校实验室废气处理方案设计

高校实验室废气处理方案设计

 

高校理化生化实验室正常的教学和科研活动中使用了***量的化学药剂，但实验室中的化学药剂***多具有一定的挥发性，有的挥发性很强。目前，我******部分高校理化实验室和生物实验室产生的有毒有害污染气体处于直接排放状态，少数做得***的实验室仅对废气设置简单的活性炭吸附过滤装置。***学实验室功能多样，使用的化学品种类繁多，产生的废气具有类型复杂的***点。目前，市场上使用的废气处理工艺在污染物处理的应用上存在一定的局限性，给废气处理工艺的设计带来了很***的困难。根据***家环境污染防治法等环保要求，高校实验室废气需要***殊的污染防治措施，收集并有效处理后排放到***气中。为了满足环保要求，根据实验楼废气的***点和实验楼的现场***点，分别设计了几套实验室废气处理装置。实际监测表明，处理效果******，符合排放标准和当地环保要求。

一、实验楼废气***征

1.有许多种类和复杂的组件

由于实验楼内生化实验种类繁多，试剂种类繁多，成分复杂。根据实验楼各实验室所用化学品的调查统计，各实验室的废气主要分为两类:***类是无机污染物，如氯化氢、溴化氢、硝酸、氯酸、硫酸等；***二类是挥发性有机化合物，如氯甲烷、乙酸乙酯、甲苯、丙酮、丙烯酸、乙酸、甲醇、乙醇。由于废气成分复杂，在设计废气处理方案时需要考虑废气处理的普遍适用性。

2.不稳定排放

由于高校各实验室通风系统开启时间不固定，使用时间不一，废气排放不稳定，以间歇为主。

3.风量***，浓度低

实验室废气由集气罩或通风柜收集。为了高效地收集废气，需要提高罩口和通风柜表面的风速，从而产生***量的废气收集空气。一个实验室通常有2-8个通风柜，单个通风柜的风量约为2000 m2/h，单个实验室的风量约为4000-16000 m2/h，由于风量***，单个实验室使用的药物剂量小，导致废气具有风量***、浓度低的***点。

4.点源扩散和三维污染

实验楼为多层建筑，实验室分布在每层，废气点源分散，呈现立体污染，废气收集管网设计困难。

二、实验楼废气处理工程***点

1.网站有限

由于实验室数量多，每个实验室收集的废气量***，为了有效控制废气，满足规范要求，需要设置多套废气处理装置，因此需要提供***量场地放置废气处理装置。但是实验楼位于校园内，位置比较敏感。因此，综合比较表明，废气处理装置应放置在实验楼的***部。

2.工程敏感性

高校实验楼是***量师生开展科研教学活动的场所，人员比较集中，对实验室废气处理的效果提出了更高的要求。废气处理项目的实施不仅需要达到***家和地方排放标准的污染物排放标准，还需要去除异味，以免影响师生正常的教学和科研活动。

三、废气处理工程设计

1.废气收集的风量设计

(1)气体体积设计

①通风柜容积

②集气罩的气体体积

2.废气处理工艺设计

(1)常见废气处理工艺

实验室废气中的主要污染物是无机污染物和挥发性有机化合物。目前，针对这两类废气污染物广泛使用的处理技术主要分为回收技术和销毁技术两***类。回收技术主要包括冷凝、吸收和吸附，破坏技术主要包括燃烧、生物法、等离子体和光催化。

①吸收法:利用相似相溶解和化学中和原理，吸收废气中的水溶性和酸碱性污染物。

②吸附法:利用吸附剂巨***的比表面积对污染物进行物理吸附。

③生物法:利用微生物降解废气中溶于水的物质，从而净化气体。

④光催化:在紫外线照射和催化剂作用下，利用光能进行的一系列化学反应，从而降解污染物。

⑤等离子体:利用外加电压击穿气体，产生电子、离子、自由基等活性基团，利用高能活性基团轰击氧化污染物。

⑥冷凝法:利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸汽压的物理性质，通过降低系统温度或增加系统压力，将气态污染物冷凝并从废气中分离出来。

⑦燃烧法:采用高温热氧化分解，将有机物彻底氧化分解为二氧化碳和水。

(2)工艺设计

实验室废气不仅含有氯化氢、溴化氢等无机污染物，还含有甲醇、乙醇、丙酮等挥发性有机化合物。在设计处理工艺时，应同时考虑这两种污染物。目前，在废气处理***域，由于无机物的水溶性通常较***，对无机污染物的处理工艺相对简单，主要采用吸水法、碱液吸收法等工艺。但挥发性有机化合物的理化性质千差万别，其毒理性质和处理效果也各不相同，因此相应的处理工艺也是多样化的。目前，应用广泛的技术包括冷凝法、吸收法、吸附法、光催化法、生物法、低温等离子体法、燃烧法等。每种技术都有其适用对象和***缺点。冷凝法适用于小风量、高浓度废气的处理，广泛应用于溶剂回收；吸收法适用于处理水溶性***的有机物，常用作废气预处理工艺。燃烧法适用于高浓度、高热值、排放稳定、无卤素的有机废气。生物法和光催化适用于有机废气的简单除臭，常用于污水站废气处理；该吸附方法适用于***多数有机物的吸附，通用性***，适用于低浓度、间歇性排放的有机废气的处理。

每种废气处理技术都有其适用对象和技术缺陷，没有一种技术可以处理所有的废气污染物。因此，在设计废气处理工艺时，应更多地考虑结合现有的废气处理技术，扬长避短。根据实验室废气的***点，如风量***、浓度低、无机物和有机物多、间歇排放等，设计了“碱液吸收法+活性炭吸附”的组合工艺进行处理。碱液用于吸收氯化氢、溴化氢等无机污染物，活性炭***量微孔用于物理吸附有机物，从而净化实验室废气。

3.废气处理设备的设计

(1)塔架结构设计

由于实验楼废气处理装置数量较多，实验楼的屋***空间非常有限。为了有效解决占地问题，本项目摒弃了碱液吸收塔和活性炭吸附箱分离的常规做法，***化了碱液吸收塔和活性炭吸附箱的一体化设计，有效结合成一体化废气处理装置。整个结构包括填料吸收段和蜂窝活性炭吸收段两个处理过程。吸收段主要从气相主体中分离出无机成分和水溶性挥发性有机化合物VOC，并将其转移到液相中，从而实现废气的净化。

(2)填料的选择

填料是填料塔的核心部件，它提供气液两相接触传质和传热的表面，与其他内件一起决定填料塔的吸收性能。目前，在废气处理***域，主要分为散装和规整填料。松散填料主要包括莱西环和空心球。规整填料主要以丝网波纹填料和板式波纹填料为代表。在此基础上，出现了脉冲规整填料、压延板波纹填料和LH规整填料。规整填料的***势主要体现在压降更小，堵塞更少，但成本高于散装填料。

(3)吸收剂和吸附剂的选择

为了提高酸性废气的吸收效果，选择吸收效果较***的氢氧化钠碱液作为吸收剂。有机废气吸附剂主要有颗粒活性炭、蜂窝活性炭、活性炭纤维、沸石分子筛、硅胶、活性氧化铝等。其中，颗粒炭和蜂窝炭是应用***早和***广泛的，是******的吸附剂。本工程设计选用蜂窝状活性炭，不仅吸附效果更***，阻力更低，而且在装填和吸附饱和后便于更换。为了减少吸收段湿度的影响，选用防水蜂窝活性炭。

4.废气处理设备控制系统

(1)自动加入碱液

由于废气处理设备数量过多，本项目配备了自动添加碱液的控制系统。计量泵由循环水箱中的酸碱度控制。当循环水箱的酸碱度低于设定值时，加药计量泵将自动工作，给循环水箱加药。当pH值达到设定值时，计量泵自动停止工作。

(2)风机和水泵控制

为了方便实验室操作，在实验室内设置遥控开关，实现风机与水泵的联动，风机转速由管道静压自动控制。

5.二次污染的防治

吸收-吸附一体化塔在使用过程中，吸收段会周期性产生废气洗涤液，吸附段会产生吸附饱和的蜂窝状活性炭。洗涤废液定期通过PVC管排入学校实验室废水处理站，将饱和的废蜂窝活性炭置换后委托给具有危险废物处置资质的***三方作为危险废物进行合理合法的处置。另外，为了降低屋***风机的噪音，在排风管道和风机之间安装了消音器，同时在风机的外围整体设置了隔声箱，风机放置在隔声箱内，******降低了实际运行时的噪音污染。

本文介绍的吸附-吸收一体化塔结构简单，操作管理方便，可同时有效处理无机废气和挥发性有机废气，不仅减少了设备占用，而且降低了投资成本，节约了环保资金，可在高校实验室废气处理***域推广使用。