农药生产车间及废水站废气协同降解工程实例

彭 旭 ， 陈际雨

（1.中化蓝天集团有限公司，浙江 杭州 310051；2.浙江蓝天环保高科技股份有限公司，浙江 杭州 310018）

随着我国农业的高速发展，农业病虫害的防治环境更加严峻，农药生产规模随之快速扩大。炔满特、克螨特由于广谱、低毒、高效，因而作为杀菌除虫药被广泛应用于农业生产之中[1-2]。而这一农药生产会产生含有苯系物为主的VOCs废气，同时企业污水站对其生产过程废水进行A2/O处理时会产生大量恶臭类气体，这都将对周边环境产生较大污染；如不进行有效治理，不但影响厂区工作人员健康，同时也会遭到周边居民的投诉[3]。

由于生产过程中产生的废气成分复杂、处理难度大、毒性较强，故传统方法对混合型有机废气的处理效果难以达到国家标准[4]。本工程项目针对生产企业这一情况，采用臭氧氧化、光催化氧化、碱洗、活性炭吸附协同处理工艺；对农药生产车间（炔满特、克螨特）及废水站产生废气进行处理；经处理后，有害物质得到有效去除，达标后经高空排放。

1 反应机理及材料性能

1.1 臭氧氧化与光催化机理

臭氧及光催化氧化法是目前研究较多的一项高级氧化技术。臭氧是一种强氧化剂，它的氧化还原电位为2.07 eV，因此可以利用其氧化性对气态污染物进行分解并释放出一定能量。本工程实例中该过程作为第一道工艺工序，在气体混合缓冲罐中加入，同时为催化反应提供部分臭氧，强化光催化效果。

光催化反应，就是在光的作用下，催化剂吸收特定波长的电磁辐射，受激产生分子激发态，然后会发生化学反应生成新的物质，或者变成引发热反应的中间化学产物。其主要包含3个基本反应过程：（1）当光辐射能hv大于催化剂禁带宽度Eg时，光催化剂中的价带电子受到激发；（2）e-越过禁带，在导带中出现正电空穴h+，其中h+具有氧化性，e-具有还原性；（3）电子、空穴迁移到催化剂表面，进而形成氧化还原反应体系。其主要反应机理见图1。

图1 光催化氧化反应过程Fig1 Photocatalytic oxidation process

形成的HO、H等自由基与强氧化性物质O3，对废气中的有机物进行强烈的氧化反应，从而对其进行降解；而O3在光催化作用下强化了HO的形成，最终污染物降解成CO2与H2O[5]。

1.2 碱洗与活性炭吸附机理

污水处理时会因微生物的分解作用，产生H2S、硫醇、硫醚、氨等刺激性臭味；且因其阈值较低，较低浓度的废气即可对周边空气环境产生重大影响。但其较好的水溶性以及易被碱液吸收的理化性质，使得碱液吸收成为可能。本项目采用10%的氢氧化钠作为废气淋洗剂[6]。

活性炭拥有巨大的比表面积，具有丰富的中微孔结构与毛细管状结构，这种结构具有很强的吸附能力。当废气中待处理物质与其接触时，则被捕捉，起到了净化废气的作用[7]。

2 废气处理工艺流程

采用的工艺流程图及实物图见图2。从生产车间产生的工艺废气经轴流风机输送，污水处理站产生的废气经负压收集 （废气风机前设有除尘、除湿装置），二者共同输送至废气缓冲罐；两路废气经与臭氧在缓冲罐中充分混合后，进入光催化氧化装置进行光解氧化，再经过碱洗填料塔进行物化喷淋吸收，经除雾后进入活性炭吸附装置；最后经离心风机2抽离，高空达标排放。

图2 废气处理工艺流程图与实物图Fig 2 Waste gas treatment process flow diagram physical diagram

3 主要处理构筑物与设备

3.1 废气输送装置与管路

生产车间工艺废气管路（Ø200 mm×10000 mm PP材质，法兰连接）钢支撑固定。车间产生的废气，经轴流风机引至主风管（Ø300 mm×10000 mm PP材质，法兰连接），由主风管输送至缓冲罐；废水站产生的废气经密闭（带肋玻璃钢结构）负压收集，经离心风机1输送至缓冲罐 （Ø1500 mm×3000 mm，PP材质）。

3.2 风机系统

风机引风系统主要由4台风机构成，轴流风机2台，其规格为：1500 m3/h、全压300 Pa、N=300 W、玻璃钢材质；离心风机1其规格为：4000 m3/h、全压 1320 Pa、N=5.5 kW；离心风机2其规格为：7000 m3/h、 全压 2600 Pa，N=7.5 kW，防腐玻璃钢材质。

配套设备：电控系统3套，防爆、防水；钢支撑基座4套。

3.3 废气协同处理系统

废气缓冲罐用来充分混合废气，起到均质作用，同时也作为臭氧氧化装置，其中臭氧发生器臭氧产量为 200g/h，臭氧浓度 10～40mg/L，N=5.0kW，配套电控系统一套（防爆），钢支撑基座一套。

光催化氧化系统处理容量7000 m3/h，尺寸大小为：2.50 m×1.5 m×2.0 m，主体材质为不锈钢，内部为紫外灯管以及催化剂涂层网，整体功率N=5.5 kW，压降200 Pa。配套设施：电控系统一套（防爆），钢砼基座。

物化洗涤系统由废气填料喷淋塔（带除雾装置）、循环水泵、加药装置以及排水系统组成。废气填料塔Ø1500 mm×4500 mm，填料层高度1.2 m（鲍尔环 PP材质 规格38 mm），液气比3 L/m3，防腐循环泵流量21 m3/h，扬程28 m，N=4.5 kW；当pH＜8时，喷淋循环液切换至废碱槽，用于废水调节池酸碱度调节，同时循环液重新加药；整个装置压降700 Pa。配套设施：钢砼基座，电控系统一套（防爆）。

经过处理的废气再进入活性炭固定床吸附装置，主要用于去除未被完全去除的污染因子，其设计流量大小为7000 m3/h；尺寸大小为：2.7 m×1.5 m×1.5 m，填料体积 1.0 m3，主体材料 SUS304，内含过滤网，压降600 Pa；配套设施：钢支撑基座1套。

4 处理效果评价

4.1 降解效果评价

废气处理的进口与出口均有相应的检测口，用以检测相应的污染因子。

相关污染因子的检测方法，按照表1相应标准进行检测。

表1 检测项目、方法和仪器一览表Table 1 Inspection items,methods and instrument list

根据表1检测方法，在环境温度20℃，进口废气流速14.9 m/s，出口废气流速16.6 m/s，标态干废气流量 4.5×103～6.5×103m3/h， 获得进出口废气检测浓度以及净化效率，如表2所示。

表2 效果分析与评价Table 2 Analysis and evaluation of results

4.2 经济性评价

农药生产企业废气具有成分复杂，处理难度大的特点。采用本项工艺技术协同处理废气时，主要消耗药剂为碱液，而废碱液经适当处理后用泵输送至废碱槽，供废水调节池使用，减少了碱的用量。经测算，碱液费用为12.11元/天，电费综合计价343.2元/天，合计使用费用355.31元/天，单位处置费用0.0021元/m3。

5 结论

采用臭氧氧化、光催化氧化、碱洗、活性炭吸附协同处理工艺，对农药生产车间工艺废气以及废水处理站生化处理废气进行降解，处理效果好，排放符合 《大气污染物综合排放标准》（GB 16297-1996）和 《恶臭污染物排放标准》（GB 14554-93）；设备运行稳定，运行费用低，为农药生产企业废气治理提供一定的借鉴。

[1] 李海平，仪美芹，于永成，等.几种药剂对玉米红蜘蛛的室内和大田药效[J].农药，2010，49（2）：136-137.

[2]官建锋.克螨特使用技术简介[J].福建农业，1994，（9）：7.

[3] 吴康跃，陈根良，陈杰，等.农药厂废气污染综合治理系统设计与应用[J].环境污染与防治，2009，31（10）：97-99.

[4] 石磊，吴希文，李秀荣，等.农药厂硫化氢及硫醇硫醚类恶臭工艺废气污染及治理对策[C].2003.

[5] 彭晓春，陈新庚，黄鹄，等.n—TiO2光催化机理及其在环境保护中的应用研究进展[J].环境工程学报，2002，3（3）： 1-6.

[6] 孙亚男.臭气处理技术及发展趋势 [J].城市建设理论研究：电子版， 2015， （8）.

[7] 徐庆嫦.有机废气活性炭吸附法工程应用及其前景探讨[J].广东化工，2012，39（6）：148-149.