废气治理环保设备分类及新技术探讨

王俊 张风晨(湖北天泰环保工程有限公司，湖北 武汉 430070)

0 引言

环保设备一般指污染型工业企业在施工阶段与生产设备同时设计、施工和运行的设备设施，目的是减少污染物排放，达到国家排放标准要求。环保设备是由机械设备、动力装置、管路管线、监测仪表等一整套系统构成。工业废气污染治理设备作为环保治理的重要板块，目前已有比较完善的净化工艺，废气治理工艺的选择与所需净化的废气污染物类型有密切关系，因此，针对市场上常见的废气治理工艺进行讨论，并结合新技术探讨废气治理的新思路。

1 环保设备

1.1 国内企业环保设备的现状

随着国家对环保问题的日益重视，对环境污染的“零容忍”。2017 年以来，不断有一些环保不达标的重污染企业被责令整改甚至关停，主要是印刷厂、造纸厂、养殖场等在生产中造成严重污染的企业。国家尤其是对大型企业，在环保方面不断提升要求，在环保设备方面也有更高的要求。环保设备目前处于不断增长以及市场需求非常旺盛的阶段，也是市场扩张的最佳时机。只是当下国内在环保设备方面还是呈现出一定的弱势，首先企业的环保理念薄弱，仍然是解决环保问题的阻力，第一环保设备的运行成本高，要投入人力，能源消耗，同时还有药剂物料消耗(如废气处理中的石灰石、脱硫剂等)，第二是环保设计的核心技术以及一些精密度非常高的设备仪器上，国内还落后于发达国家，某些领域处理效率和运行模式尚待研发出新技术，提高环保设备的应用。

1.2 环保设备分类

1.2.1 吸收设备

吸收设备应用于废气治理的过程，以酸性气体的净化为例，吸收装置由风机、喷淋塔、碱性喷淋液调配装置、循环泵装置等组成，酸性气体从喷淋塔底部进入，气流上升过程中与自上而下喷淋下的碱液进行碰触，利用化学反应原理，从而使气体中的酸性物质去除，但一般该反应是不可逆的，当吸收溶液达到饱和状态时，吸收的效率也随之降低或消失，因此需对碱液的浓度和吸收效率进行监控，根据其运行的周期性，更换喷淋碱液，吸收设备一般用于废气的治理净化，在工业企业中，适合处理污染物浓度低但废气量大的气体，如H2S、SO2、HF等气体。

1.2.2 吸附设备

吸附工艺在近几年的环保设备中应用越来越广泛，尤其是以活性炭吸附装置为主流的吸附工艺，成为了对工业废气(除颗粒状污染物外)处理的有效设备。

吸附的过程是利用多孔性物质处理流体物质，流体中的单个或者多个有害成分在多孔物质内积蓄。另外还有，固体吸附物质表面吸收污染物液体或气体中的分子或离子的现象。同吸收的原理类似，当吸附到一定程度时，由于吸附质的聚集，吸附物质的吸附能力明显下降，不能满足设计的吸附效率时，需更换吸附介质，或者对吸附介质进行脱附。在吸附技术工艺中，常利用吸附、脱附、再生、再吸附的循环过程，达到除去废气中污染物浓度和排放量的目的。

1.2.3 有机废气的燃烧设备

燃烧法对于处理高浓度有机废气及高浓度恶臭气体(如CH4)的效果较好，其原理是由于热值较高的废气在预处理后，在燃烧设备中通入过量空气，使气体中的CHO 元素燃烧，生成物使CO2和水蒸气，排放到大气中污染较小。若燃烧气体中含Cl 元素S 元素时，燃烧生成产物中有HCl 或SO2，因此需对气体进行脱氯脱硫预处理，另外在燃烧烟气中也要进行成分检测分析，如若HCl 或SO2等污染物超标，需要对烟气尾气进一步处理。

1.2.4 低温等离子体净化设备

低温等离子体是物质的一种状态，在常态下，一般物质呈现气态、液态、固态，外加高压脉冲可以使废气被击穿，使气体物质分散成各种离子、电子、自由基等混合状态，此时在设备电模块内布设强紫外光，废气的各类物质在强紫外光的作用下，经碰撞、化学键断裂等一系列过程，生成单一原子气体，不再具有有毒有害的特性，从而使废气得到净化。如挥发性有机废气中的CH，可转化为CO2和H2O。该装置现在污水处理厂处理恶臭气体时使用，对于低浓度大风量的气体处理效率较高。

1.2.5 生物净化和光催化设备

生物净化包括生物洗涤法、生物过滤法和滴滤法，一般常用的为生物过滤法，即生物利用生物填料层，在一定的温度和酸碱条件下培养微生物，用以分解废气中的有害成分。一般应用于生物除臭和生物发去除有机废气的工艺，废气中的与已经培养成型挂膜的微生物接触，并且利用废气中自由的C 源和能量，将废气中的有害成分分解，产生CO2和H2O，以及剩余的微生物基质。

光催化氧化法时目前环保治理领域应用较多的一种方法，现在市场上常用的光催化废气处理工艺是在催化剂的作用下，利用不同的紫外线波段，先将空气中的氧气催化生成负氧离子，再将废气中的成分氧化还原成稳定的化合物的过程。催化剂多使用金属的氧化物和硫化物，如氧化锌，氧化钛等。光催化技术在治理工业恶臭气体和有机废气的领域已经有广泛应用，但是由于该技术对外环境条件的要求较高，催化剂和紫外灯表面无灰尘或油渍覆盖的情况下，因此只有严格把控光催化的关键因素和反应原理，才能使光催化工艺发挥最大的处理效率。

1.2.6 检测监控设备

随着环保检测的市场需求不断增多，国家于2015 年全面开放了第三方检测市场，具有CMA 资质的环境检测机构的崛起和发展，成为了环保检测市场的中坚力量。环保检测服务于企业的竣工环保验收、例行排污检测、企业自查等情况，检测的数据对企业的环保设备的处理效率提供了有意义的参考数据，成为企业控污防污的有效手段。

环保检测常见的另外一个领域为企业排污在线检测，政府主管部门列入的重点排污单位，针对废气治理方面，需安装废气排污在线监测设备，污染源在线监测利用专用的检测设备对污染源进行实时监测。自动检测设备通过数据采集、传输，将监测结果实时传入污染源在线监控的网络系统，企业和政府主管部门可对监测数据进行实时监控，对于超标等异常情况，还可以提出预警，企业可根据预警情况及时采取应急措施(如设备关停生产、废气进入缓冲设备等)，在线环保检测为企业的达标排放和政府主管部门的监控提供了强有力的数据支持，成为环保污染治理的强大辅助手段。

1.3 设备设计优化可行性

1.3.1 设备的应用性考虑

在基于环境保护的前提下，合理利用设备的功能，发挥设备在环境保护中的作用，以设计与制造的双向连动，从环境污染的根源上进行研究，使质量验收工作顺利完成，提高设备的环境应用能力。同时在设备的应用管理上，要保证企业制度不断更新与规范，在环保验收中全面审查评估环境污染程度，保护工作的达标程度与环境质量的动态检测。在基于完善的制度管理下，从而发挥设备的环境应用最大化。

1.3.2 设备的功能性考虑

环境污染的不断加重，在环境监测的过程中，要求设备的性能要随着检测的进度不同而进行更新与更换，环境保护评估工作的难度应在设备的辅助下减小。要保证多机器多设备的合理分析，对不同地区的数据报告进行分析总结后提出预案，在多重环境下有设备的适合应用场景，同时，在设备的环境动态检测下，要提供多方预案准备，这也要求设备具有多样的功能。

1.3.3 设备的最大效应考虑

在生态型社会发展进程中，环保设备的设计优化将是提高环境质量最直接有效的手段。因此，环保设备在协调优化的过程中要考虑到各方面的应用情况，要控制好设备的质量与消耗的平衡，达到低消耗高功能的性能。不仅在环境保护的工作上要发挥设备的最大效应，更要在动态检测的过程中合理发挥设备的最大效应。

2 环保新技术应用

不论是何种技术的创新，在环境的检测与评估中，都要依靠网络对大数据进行分析整合，以统计学与社会学的基础指标来对社会自然进行分析评价。新兴的技术要求在提高环境设备利用价值的前提下，对生态环境具有高样本容错性。

2.1 高斯大气扩散系统处理模型

在电脑中建立三维坐标系，原点为污染的中心处，x 轴为平均风向，y 轴为风向切向垂直x 轴，z 轴垂直于xy 轴的平面设置。首先要确定大气污染物在y 与z 轴上正态分布，风速恒定，污染来源是恒定平均，质量守恒的。对高斯扩散模型的参数进行适应性修改，可预测特殊气象条件下大气污染物的扩散趋势。依靠高斯扩散模型，可以进行空气质量预测，在不断分析现有空气质量数据后，根据输入的参数和污染物的源强后可预测出未来一定时间内的大气污染程度和趋势。另外在突发大气污染事件发生时，可利用模型来确认污染物来源与扩散程度，分析污染的严重性并提出切实有效的方案。

2.2 人工智能技术

随着科技的发展，人工智能也成为环保领域的前沿热门科技，企业应加强科技投入，加大对人工智能在环境监测与治理领域的投资，提高人工智能应用技术在环保中的作用。依靠人工智能技术，减轻污水废气对员工的污染影响，同时能够掌握第一手资料。在后期的不断发展中，可以研发出能稍加进行分析总结的人工智能，在处理样本监测同时传输数据报告，并能简要分析结果。此项技术应用范围广，对于废气污水的治理与监测具有代表性意义，是现代企业面对环境污染应该首先思考的方案。

3 结语

随着社会经济的发展，人们对生态环境的依赖与污染并存，因此对环境保护的工作提出了很大的挑战，企业在面对不断复杂多样的污染情况下，提高环保设备的应用性与功能性，不断应用技术创新，依靠科学技术提高环境污染治理能力。公众环保意识的增强，企业环保技术能力的提高，使环保措施与环保设备的不断完善，使环境质量得到有效的改善。