VOCs废气生物技术方案要点.docx
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VOCs废气生物技术方案要点
东莞永明皮革有限公司
合成革有机废气处理工程设计方案
（生物法处理工艺）
东莞市永明环保科技有限公司
二零一五年零九月
第一章有机废气处理工程工艺设计概况
一、工程概况
东莞永明皮革有限公司主要生产及销售优质PU人工皮革，贵司在合生革干法生产过程中，由于使用一定量可挥发性有机溶剂（如DMF、丁酮、醋酸乙酯），特别是在表面处理过程中，涂有一定量的有机溶剂制品在密闭烘箱中经60~120℃高温处理时，会产生含DMF挥发性有机废气，一般涂布干法生产中约由70%DMF溶剂和约30%其它溶剂（如丁酮、醋酸乙酯）组成，这些溶剂在烘箱中约有85%以上挥发，若直接排放，将影响职工及附近居民的身体健康并污染大气环境。
贵司对各工序产生的废气高度重视：
合成革生产线、印刷线及配料车间产生的有机废气已经配套安装了活性炭吸附装置（打样线废气直排），由于活性炭吸附装置填料更换频率高、劳动强度大、有机成分在填料表面浓缩富集后存在安全隐患、填料固废处置的二次污染及活性炭吸附高浓度污染物无法保障长期稳定满足当前日益严格环保法规等原因，贵司决定对此类废气处理工艺升级改造。
为此贵公司委托东莞市永明环保科技有限公司提供一套改造设计方案，供贵司参考。
二、设计依据及标准
1、《中华人民共和国环境保护法》；
2、《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）新污染源二级排放标准；
3、《广东省大气污染物排放标准》（DB44/27-2001）第二时段之二级排放标准；
4、广东省《印刷行业挥发性有机化合物排放标准》（DB44/815-2010）第二时段排放标准；
5、国家及地区颁发的其它有关设计规范；
6、厂方提供的有关设计的原始数据。
三、设计范围
1、有机废气处理工艺设计；
2、有机废气处理系统平面布置设计；
3、有机废气处理系统设备选型；
4、有机废气处理系统工程投资概算；
四、设计条件
4.1废气量（依据《环评报告书》中所提供资料、现场设备参数及我司计算参数校对）
①合成革车间2条生产线
TCM01#合生革干法生产线含DMF废气量为32000m3/h，现经吸附塔高空排放。
TCM02#合生革干法生产线含DMF废气量为32000m3/h，现经吸附塔高空排放。
②打样线
含DMF废气量为20000m3/h，现无配套处理装置，高空排放。
③印刷线
含VOCs废气量为18000m3/h，现经吸附塔后高空排放。
④配料车间
含VOCs废气量为33000m3/h，现经1套吸附塔高空排放。
4.2污染物参数及标准
（单位：
mg/m3）
序号
主要污染物
生产工段
DMF
醋酸乙酯
丁酮
VOCs
1
合成革干法线污染源排放浓度
（厂方无提供，经验参数）
≤1500
≤300
≤300
≤2300
2
打样线
≤1500
≤300
≤300
≤2300
3
干法线及打样线经洗涤塔预处理
≤120
≤260
≤260
≤800
4
印刷线
≤180
≤100
≤100
≤600
5
配料车间
≤160
≤120
≤120
≤500
6
《印刷行业第二时段排放标准》
-
-
-
≤120
注：
DMF、醋酸乙酯、丁酮等污染因子无单独控制指标，但都归类为VOCs控制指标。
五、工艺比选
国内外当前处理此类有机废气的主要方法有吸附法、生物法、化学洗涤法、离子法、催化燃烧法、植物溶液吸附法等。
①物理吸附法：
采用活性炭、沸石等多孔介质吸附恶臭物质，以活性炭应用最为广泛。
该方法工艺较为简单，一次性投入少，但介质使用寿命短（一旦饱和需再生，甚至更换），处理效率不稳定，对高浓度废气处理效率较低。
②化学洗涤法：
利用化学药液与有机分子发生化学反应，生成无害物质，以达到消除污染物目的。
该方法见效快，但运行费用高及受污染源性质约束，且存在二次污染。
③植物溶液去除法：
利用天然植物除味液吸附空气中的有害分子，并与有害分子发生聚合、分解等化学反应，使之消除。
该方法设备安装简便，建设周期短，投资低，但效率低，且天然植物吸附液属于消耗产品，后续运行费用高。
④离子法：
利用高频高压静电特殊脉冲放电产生高密度高能活性离子，高能活性离子与废气接触，打开废气分子化学键，分解成二氧化碳和水，从而使气体达到净化的目的。
该方法处理设备体积相对较小，自重轻，适用于布置紧凑、场地狭小等场合，但设备受污染源成分影响严重，运行不稳定，运行维护成本较高。
⑤催化燃烧法：
一种通过热氧化消除有机物废气污染物的方法，有机废气在温度300～450℃和滞留时间0.3～0.5s的条件下被催化燃烧，分解为CO2和H2O，适用于浓度较高的有机废气，但一次性投资高，还受污染物爆炸极限约束，存在一定程度的安全隐患。
⑥生物法：
是利用附着在反应器内填料上的微生物，在微生物新陈代谢过程中将废气中的污染物降解为简单的无机物和微生物细胞质。
该技术去除污染物效率高、处理彻底、操作简便、无二次污染、运行费用低，被称为是“当今世界上有机废气绿色处理技术”。
综合上述各种废气处理工艺特点及结合本项目实际情况，本方案选择生物法处理该类废气。
六.生物法系统简介
6.1生物处理原理
生物法净化技术是将自然界的有机生物降解过程应用于工业废气的处理，特别是用于有机废气（臭气）的净化处理，是近几年才发展起来的一种运行费用低、行之有效的方法。
生物处理法就是将微生物固定附着在多孔性介质填料表面，并使污染空气在填料床层中进行生物处理，挥发性有机物等污染物吸附在孔隙表面，被孔隙中的微生物所耗用，利用微生物的新陈代谢生命活性将废气中的有害物质转变为简单的无机物及细胞质并降解成CO2、H2O和中性盐。
生物法处理有机废气的理论基础是荷兰科学家Ottengraf根据传统的气体吸收双膜理论而提出的生物处理理论。
污染物+O2 →细胞物质+CO2+H2O
6.2生物法处理三个阶段
气液扩散阶段：
废气中的化学物质首先通过填料气/夜接口由气相转移到液相；
液固扩散阶段：
废气中的异味化学物由液相扩散到生物填料的生物膜；
生物氧化阶段：
生物填料表面形成的生物膜中的微生物把异味气体分子氧化，同时生物膜会引起氮或磷等营养物质及氧气的扩散和吸收。
生物法净化技术通过上述三个阶段把废气中的污染物质转化为二氧化碳、水、无机盐、矿物质等，从而达到废气净化的目的。
微生物作用原理示意如下：
6.3生物处理工艺
废气由风管引出后进入洗涤塔，对气体进行预处理及增湿，然后进入生物处理塔，气体中的有害成分在微生物作用下被分解，气体得到净化，净化后的气体符合环保排放法规后，达标排放。
生物处理塔中的液相资源-水-由循环泵供给，气液逆流接触，提供微生物生长需要的养份，该循环液最后回流至储水池循环使用。
为维持微生物生长需要，定期向储水池加营养液，该营养液由加药泵供给。
6.4生物处理适应范围
本工艺与设备适用于垃圾中转站、污水处理厂、香料、化工橡胶、塑料、烟草加工、合成革、养殖场等行业产生异味废气的净化处理。
可处理的污染物包括苯类、芳香烃、酰胺、醇、醛、酮、酚、酯、四氢呋喃、硫醇等有机废气。
此外，还可以用于处理氨、H2S和NOX等无机气体。
生物膜法适合治理浓度一般是≤1000mg/m3。
6.5生物处理特点
①生物净化有机物处理效果非常好，在任何季节都能满足各地最严格的环保要求。
②净化效率高，一般≥90%；不产生二次污染。
③微生物能够依靠填料中的有机质生长，因此停工后再使用启动速度快，周末停机或停工1至2周后再启动能立即达到很好的处理效果，几小时后就能达到最佳处理效果。
停止运行3至4周再启动，几天内恢复最佳的处理效果。
④生物净化系统缓冲容量大，耐冲击负荷能力强。
⑤生物膜净化系统运行采用全自动控制，性能稳定，易损部件少，维护管理简单，可以实现少人管理，工人只需定期巡视是否有机械故障及配制药剂。
⑥生物膜净化系统塔体采用不锈钢结构，防腐性能优越，整体性强，便于运输安装；在增加处理容量时只需添加组件，易于实施；也便于气源分散条件下的分别处理。
⑦生物膜净化系统塔能耗非常低，运行费用低，净化系统塔的压力损失也只有500～1200Pa左右。
6.5生物滴滤处理技术简介
生物滴滤法是介于生物过滤法与生物洗涤法之间的一种生物处理技术，是有机废气生物处理方法中当前应用最广泛也是最实用的处理技术。
生物滴滤塔的一般流程见下图。
在生物滴滤塔内充满了惰性填料,微生物在填料表面附着生长并形成生物膜。
生物膜中微生物以有机废气为碳源和能源,以在循环液中的营养物质为氮源,进行生命活动。
一部分有机废气通过微生物的分解代谢被转化为无害的水和二氧化碳,并为微生物提供能量;另一部分有机污染物通过合成代谢被转化为微生物自身的生命物质。
图生物滴滤法原理图
生物滴滤法具有以下特点：
①内装有惰性填料,它只起生物载体作用，其孔隙率高、阻力小、使用寿命长,不需频繁更换；
②设有循环液装置，可调节湿度和pH值，供给营养和微量元素，生物相静止而液相流动，因而填料上可生存世代周期长、降解特殊气体的菌群，可承受比生物过滤塔更大的处理负荷，且抗冲击负荷能力强,填料不易堵塞、压降小；
③污染物的吸收和生物降解在同一反应器内进行，设备简单，操作条件可灵活控制。
④由于单位体积填料层中微生物浓度高，所以生物滴滤池更适合处理高负荷有机废气使用。
鉴于以上特点，生物滴滤法已成为处理挥发性大气污染物的应用热点。
七、工艺流程
①干法涂布线废气引风机二级洗涤塔生物滴滤塔达标排放
泵泵泵
循环池1循环池2循环池营养剂
DMF回收系统
水罗茨风机
②干法涂布线废气引风机二级洗涤塔生物滴滤塔达标排放
泵泵泵
循环池1循环池2循环池营养剂
DMF回收系统
水罗茨风机
③印刷生产线废气引风机生物滴滤塔达标排放
泵
循环池营养剂
罗茨风机
④配料车间搅拌槽废气引风机生物滴滤塔达标排放
泵
循环池营养剂
罗茨风机
八、工艺说明
①②涂布干法线及打样线废气处理工艺说明
涂布干法线及打样线废气经收集管道由引风机抽入洗涤塔，首先进入第一吸收段，在这吸收段控制DMF溶液浓度为15%～20%，在第一吸收段的混合水溶液内吸收DMF废气，吸收DMF后的吸收液部分送去DMF废液回收系统，其余继续循环。
由于水溶液中的DMF浓度较高，故第一吸收段的净化效率不会太高，出第一吸收段的气体得到初步净化，吸收效率可以达到70%～90%，然后进入第二吸收段。
第二吸收段控制DMF溶液浓度为6%～10%，与清水较为接近，随着吸收的进行，第二吸收段的吸收液浓度逐渐增加，因此，必须移出部分吸收液，送到第一吸收段，并且补充清水进入第二吸收段。
经过两级吸收，废气中的DMF净化率可以达到90%以上。
在废气洗涤阶段可以去除废气中的绝大部分DMF成分及其它极少量的非溶性溶剂，随后废气排入生物处理系统，废气中残余的绝大部分有机物，通过微生物的新陈代谢作用得以去除，然后废气达标排放。
本装置主要由四部分组成：
废气收集系统、洗涤回收净化系统、生物处理系统、电气控制系统。
③印刷线废气处理工艺说明
印刷生产线产生的废气经收集管道由引风机抽入生物处理系统，废气中的绝大部分有机物，通过微生物的新陈代谢作用得以去除，然后废气达标排放。
本装置主要由三部分组成：
废气收集系统、生物处理系统、电气控制系统。
④配料车间废气处理工艺说明
配料车间产生的废气，由收集系统收集后，经引风机抽到生物处理塔，通过微生物的新陈代谢作用得以去除，然后废气达标排放。
本装置主要由三部分组成：
废气收集系统、生物处理系统、电气控制系统。
九、主要设备技术性能
①涂布干法生产线废气处理设施设备材料选型参数（总共2条线）
1.DMF回收洗涤塔
型号：
KL-WT-32
处理量：
32000m3/h
规格（卧式）：
长×宽×高=10000mm×2500mm×3000mm
停留时间：
8s
阻力损失：
约500Pa
材质：
SSU304，δ=2.2mm
数量：
2套
2.生物滴滤塔
型号：
KL-SW-32
处理量：
32000m3/h
规格：
长×宽×高=4100mm×3300mm×6700mm
生物填料体积：
35m3轻质多孔无机填料
停留时间：
10s
阻力损失：
约1000Pa
材质：
SSU304,δ=2.2mm
数量：
2套
3.洗涤塔循环液池
外形尺寸：
长×宽×高=3000mm×2500mm×1000mm
有效容积：
6.0m3
材质：
SSU304,δ=1.5mm
数量：
4套
注：
每套洗涤塔配2个循环池。
4.滴滤塔循环液池
外形尺寸：
长×宽×高=4000mm×2500mm×1000mm
有效容积：
8m3
材质：
SSU304,δ=1.5mm
数量：
2套
注：
每套生物滴滤塔配1个循环池。
5.循环水泵
型号：
65JFZ-32A
流量：
32m3/h
扬程：
24m
功率：
4kw
数量：
14台
注：
每套洗涤塔配5台循环泵，每套生物滴滤塔配2台循环泵。
6.磁力加药泵
型号：
TEKNA
流量：
0-30L/MIN
扬程：
6m
数量：
4台
注：
每套生物滴滤塔配1台营剂加药泵，1台pH控制泵。
7.PH在线监控仪
型号：
PC310
流量范围：
0-14
数量：
2台
注：
每套生物滴滤塔配1个pH仪。
8.加药槽
型号：
PE1000L
数量：
4个
注：
每套生物滴滤塔配2个药箱。
9.引风机
型号：
4-72-8C
风量：
28105~36427m3/h，
风压：
2920~2302Pa
功率：
37kW
数量：
2台
10.罗茨风机
型号：
GRB-40
风量：
2.25m3/min，
风压：
2000mmAq，
功率：
1.5kW
数量：
2台
注：
2台生物滴滤池共享
11、风管选型
取主管风速V=18m/s，则风管直径计算为：
32000/（3600×18）=0.495m2，则风管直径为φ800mm
数量：
46m/套×2条线=92mm（以现场实际施工量为准）。
材质：
SSU304,δ=1.2mm
②打样生产线废气处理设施设备材料选型参数
1.DMF回收洗涤塔
型号：
KL-WT-20
处理量：
20000m3/h
规格（卧式）：
长×宽×高=9000mm×2000mm×2700mm
停留时间：
8s
阻力损失：
约500Pa
材质：
SSU304，δ=2.2mm
数量：
1套
2.生物滴滤塔
型号：
KL-SW-20
处理量：
20000m3/h
规格：
长×宽×高=3350mm×2650mm×6700mm
生物填料体积：
20m3轻质多孔无机填料
停留时间：
10s
阻力损失：
约1000Pa
材质：
SSU304,δ=2.2mm
数量：
1套
3.洗涤塔循环液池
外形尺寸：
长×宽×高=3000mm×2000mm×1000mm
有效容积：
4.8m3
材质：
SSU304,δ=1.5mm
数量：
2套
4.滴滤塔洗涤循环液池
外形尺寸：
长×宽×高=3000mm×2500mm×1000mm
有效容积：
6m3
材质：
SSU304,δ=1.5mm
数量：
1套
5.循环水泵
型号：
50JFZ-25
流量：
23m3/h
扬程：
25m
功率：
3kw
数量：
7台
注：
洗涤塔配5台循环泵，生物滴滤塔配2台循环泵。
6.磁力加药泵
型号：
TEKNA
流量：
0-30L/MIN
扬程：
6m
数量：
2台
7.PH在线监控仪
型号：
PC310
流量范围：
0-14
数量：
1台
8.加药槽
型号：
PE1000L
数量：
2个
9.引风机
型号：
4-72-8C
风量：
17463~22435m3/h，
风压：
2478~2390Pa
功率：
22kW
数量：
1台
10.罗茨风机
型号：
GRB-40
风量：
1.16m3/min，
风压：
2000mmAq，
功率：
0.75kW
数量：
2台
11、风管选型
取主管风速V=18m/s，则风管直径计算为：
20000/（3600×18）=0.308m2，则风管直径为φ650mm
数量：
98mm（以现场实际施工量为准）。
材质：
SSU304,δ=1.2mm
③印刷生产线废气处理设施设备材料选型参数
1.生物滴滤塔
型号：
KL-SW-20
处理量：
20000m3/h
规格：
长×宽×高=3350mm×2650mm×6700mm
生物填料体积：
20m3轻质多孔无机填料
停留时间：
10s
阻力损失：
约1000Pa
材质：
SSU304,δ=2.2mm
数量：
1套
2.滴滤塔循环液池
外形尺寸：
长×宽×高=3000mm×2500mm×1000mm
有效容积：
6m3
材质：
SSU304,δ=1.5mm
数量：
1套
3.循环水泵
型号：
50JFZ-25
流量：
23m3/h
扬程：
25m
功率：
3kw
数量：
2台
4.磁力加药泵
型号：
TEKNA
流量：
0-30L/MIN
扬程：
6m
数量：
2台
5.PH在线监控仪
型号：
PC310
流量范围：
0-14
数量：
1台
6.加药槽
型号：
PE1000L
数量：
2个
7.引风机
型号：
4-72-8C
风量：
17463~22435m3/h，
风压：
2478~2390Pa
功率：
22kW
数量：
1台
8.罗茨风机
型号：
GRB-40
风量：
1.16m3/min，
风压：
2000mmAq，
功率：
0.75kW
数量：
2台
9、风管选型
取主管风速V=18m/s，则风管直径计算为：
20000/（3600×18）=0.308m2，则风管直径为φ650mm
数量：
39mm（以现场实际施工量为准）。
材质：
SSU304,δ=1.2mm
④配料车间废气处理设施设备材料选型参数
1.生物滴滤塔
型号：
KL-SW-33
处理量：
33000m3/h
规格：
长×宽×高=4200mm×3300mm×6700mm
生物填料体积：
40m3轻质多孔无机填料
停留时间：
10s
阻力损失：
约1000Pa
材质：
SSU304,δ=2.2mm
数量：
1套
2.滴滤塔循环液池
外形尺寸：
长×宽×高=4000mm×2500mm×1000mm
有效容积：
8m3
材质：
SSU304,δ=1.5mm
数量：
1套
3.循环水泵
型号：
65JFZ-32A
流量：
32m3/h
扬程：
24m
功率：
4kw
数量：
2台
4.磁力加药泵
型号：
TEKNA
流量：
0-30L/MIN
扬程：
6m
数量：
2台
5.PH在线监控仪
型号：
PC310
流量范围：
0-14
数量：
1台
注：
每套生物滴滤塔配1个pH仪。
6.加药槽
型号：
PE1000L数量：
2个
7.引风机
型号：
4-72-8C
风量：
28105~36427m3/h，
风压：
2920~2302Pa
功率：
37kW
数量：
1台
8.罗茨风机
型号：
GRB-40
风量：
1.16m3/min，
风压：
2000mmAq，
功率：
0.75kW
数量：
2台
9、风管选型
取主管风速V=18m/s，则风管直径计算为：
33000/（3600×18）=0.51m2，则风管直径为φ850mm
数量：
120mm（以现场实际施工量为准，含车间内收集管）。
本系统处理工程运行电器部分主要为风机、喷淋水泵及加药泵，在此系统环境下，基本符合长期稳定运行条件，故维护及管理工作较简单，只需正常机械养护。
其他主要材料为优质镀锌板、穿孔板、钢板、角钢等，全部材料防火、防爆，均可持久使用。
第二章电气自动控制系统
2.1供电电源
除臭处理需～380V，50Hz电源一路，由建设单位提供并引至废气处理站的进线柜。
以放射方式向处理站内各用电设备——机、泵配电。
2.2配电系统
（1）工程采用三相五线/单相三线制，工作接地与保护接地分开，以有效保证设备和人员安全。
（2）低压配电选用GCL-8系列抽出式开关框柜。
（3）低压配电柜中设无功功率补偿，补偿后功率因素COSΦ≧0.92
（4）低压配电柜中设电能计量，包括有功功率和无功功率计量。
2.3电缆及敷设
（1）电缆选型
电力电缆选用ZR-VV-1ZR-VV22-1
控制电缆选用ZR-KVV-0.5
照明电缆选用ZR-BVV-0.5
（2）电缆敷设
电缆采用穿镀锌管直埋，沿墙、池壁、走道用电缆桥架敷设。
室内照明电缆采用难燃塑料线槽敷设。
2.4照明
设备总控制室内、配电房等采用荧光灯。
2.5自控
（1）液位控制：
循环池液位控制。
（2）离心风机及加药泵系统由现场控制柜控制。
第三章总平面布置及其他公用工程
3.1场地概述
本废气处理站拟建场地位于该厂的规划用地。
废气处理后高空排放。
3.2总平面布置
总平面布置根据厂方意见。
为节约用地，处理塔布置在楼面空地处。
3.3给排水
废气处理站使用的自来水较少，废气处理站的用水可直接接自厂区内自来水管。
第四章环境保护与安全
4.1环境保护
本工程主要噪声源为离心风机，设备本身携带出口消声器和减振垫。
故本工程不会造成厂界噪声超标。
4.2安全防护
4.2.1设计依据
本项目依据劳动部劳字（88）48号文《关于生产性建设项目职业安全卫生监察和暂行规定》的通知和卫生部卫监发（1994）28号文关于《工业企业建设项目卫生预评价规范》的通知中内容和要求进行设计。
采用的标准是：
（1）《工业企业设计卫生标准》（TJ36-79）；
（2）《工业企业噪音控制设计规范》（GBJ87-85）；
（3）《关于低压用电设备漏电保护装置》（劳动部6-16号文）；
（4）《电磁辐射防护规定》（GB8702-88）。
4.2.2劳动保护及安全措施
为了提高运行管理水平，改善操作环境和劳动条件，有利于安全生产，本项目采取如下防范治理措施：
（1）主要设备选型应采用性能优良、安全可靠、节省能耗、噪间量小、方便操作、便于维护的设备。
设计中提高控制系统水平、改善运行条件以确保生产安全，减轻劳动强度。
（2）对机泵等噪间音设备，采取噪音综合控制措施。
（3）所有电气设备按国家有关电气设计技术接地保护规程要求进行设计，高压设备接地低压设备接零保护，电气防火采用干粉灭火器，设备在各变配电间值班室内。
（4）为改善工作环境，保证生产安全，在站区内可作大面积绿化。
（5）全站不使用有毒、有害的化学药剂，站内二次水回用管严格隔离，防止污染生活用水。
（6）所有设备的传动部件及运转部件，凡是操作人有可能接触到的部位，均装防护罩。
站内主要道路设置路灯，有利安全生产。
（7）制定和健全各工种岗位责任制及各工序安全操作规程，操作人员要经过专业培训，站内一切机电设备需定期检查。
（8）各危险设施设有危险标志。
第五章节约能源
5.1设计依据
本项目依据国家计委、国务院经贸办和建设部《关于基本建设和技术改造工程项目可行性研究报告增列节能篇幅（章）的暂行规
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