低温等离子体技术处理烟草臭气(1).pdf

低温等离子体技术处理烟草臭气 ＊ 李 坚 竹 涛 豆宝娟 梁文俊 金毓 北京工业大学环境与能源工程学院, 北京 100022 摘要 在烟草生产过程中产生的废气是一种臭气污染。 利用低温等离子体技术处理烟草废气, 使排放气体达到环境 空气质量二级标准 GB3095 -1996 , 为进一步提高等离子体设备的处理效率提供了依据。 实验中还考察了气体流量 及设备功率变化对处理效率的影响, 结果表明, 处理系统中等离子体反应器体积不宜过大, 在今后的应用中可以考虑 针对不同的处理气量, 采用反应器并联的形式; 设备功率为6 kW时, 处理效率较高。 关键词 低温等离子体 烟草废气 处理效率 功率 ＊高等学校博士学科点专向科研基金资助项目 20040005009 ; 北京 工业大学博士启动基金资助项目 52005013200703 ; 北京市属市管高 等学校人才强教计划资助项目 05005013200605 上海卷烟厂烟草异味主要是在制丝的过程中 ,烟 叶、 烟丝加热、 加香等工艺生产所挥发出来的废气 ,给 人群带来不愉快的感觉, 因而被视为臭气污染 [ 1] 。低 温等离子体技术应用在卷烟厂除臭在我国尚属首次, 处理效率将对我国烟草行业除臭技术的应用和排放 标准的制定提供重要的实践依据。 1 实验条件 上海卷烟厂膨丝车间异味气体排放状态为 制烟 废气排放温 度范围 250 ～ 280 ℃, 废气中 含水量 60～ 70, 含氧 量 约为 3, 气 体 总流 量约 为 3 600 m 3 h ,实验气体流量350 m3 h, 反应器进口气体 风速约为12 m s, 等离子体设备功率为6 kW。 2 净化原理及工艺 低温等离子体中去除异味气体的最主要的反应 可分为电子、离子、自由基及分子碰撞反应 4 种 [ 2] 。 在电极间外加高压高频交变电流 , 表面生成微放电, 同时诱导引发高电场 ,此高电场促使放电空间中的自 由电子加速,此时电子在该电场中将被加速而获足够 的能量 1 ～ 10eV [ 3- 4] , 并与气体分子撞击进行激发、 游离、解离 、 结合或再结合等反应 , 生成许多电子、离 子、 介稳态粒子及自由基等强高活性物种 ,常见的自 由基如 OH 、基态氧原子O 3P 、亚稳态氧原子 O 1D 、 HO 2,这些高能 、高活性物种可克服能阶的障 碍,使气流中原本相当稳定的带有异味的气体分子断 键,促使气态反应快速进行,并最终生成一氧化碳 、 二 氧化碳和水排入环境 [ 5 -7] 。 等离子体法的反应式为 异 臭 味污染物 进入等离子体反应器 CO2 H2O 其它小分子 1 工艺流程见图 1。 图 1 等离子体处理系统工艺流程 3 低温等离子体技术除臭效率测定 [ 8] 由上海烟草 集团 公司技术中心对低温等离子 体技术除臭效率进行测定 。 3. 1 评价标准 大气污染物综合排放标准 GB16297-1996 ; 恶臭污染物排放二级标准 GB14554-1993 ; 环境 空气质量二级标准 GB3095 -1996 。 3. 2 主要检测因子 VOCs 异味气体平均浓度 。 实验中等离子体反应系统的净化效果用相关检 测项目的处理效率 η 来表示。 η C0- C C0 100 2 式中, C0、 C 分别为等离子体反应系统进口和出口处 异味气体平均浓度。 3. 3 取样及测试方法 采用捕集管 TENAX349 吸附采样 ; 热脱附 GC MS 进行检测 。 3. 4 检测结果 实验中针对国标大气污染物综合排放标准中 14 种污染物 , 请上海烟草 集团 公司技术中心对等 44 环 境 工 程 2008年 2 月第26 卷第1 期 离子体处理烟草排放废气的效果作了相应的检测。 检测结果见表 1。 表 1 实验检测结果 检测 项目 处理效率 检测 项目 处理效率 检测 项目 处理效率 颗粒物43. 1甲苯79丙烯醛64 丙烯腈65二甲苯68非甲烷总烃82 苯71苯酚42乙醛68 其中,苯胺类、氯苯类、氯乙烯、硝基苯等项未能 检出 。 3. 5 结论 异味气体中有机物种类经检测有3 000多种。通 过检测分析证明 ,实验设备对降低烟草废气中的限排 成分是有效的, 工艺废气处理后其中 14 种物质指标 能够满足国家标准, 其平均处理效率约达68。 4 低温等离子处理系统实验性研究 4. 1 实验气体流量变化对异味气体处理效率的影响 实验中通过管道阀门分别控制气体流量为300、 350、 400 m 3 h ,等离子体设备功率为6 kW时 ,比较了气 体流量变化对异味气体处理效率平均值的影响见图2。 图 2 气体流量与处理效率之间关系 图2 可以看出, 随气体流量上升, 异味气体处理 效率呈下降趋势 。当烟气流量400 m 3 h时 ,其处理效 率比烟气流量300 m 3 h时降低了约 16。由于烟气 中有机物浓度无法改变, 所以流量的增大就意味着流 速的增大, 而设备功率一定时, 流速的大小反映了气 流在等离子体设备中停留时间的长短。流速越大 ,气 流在等离子体设备中停留的时间越短, VOCs 分子随 气流在反应器中停留时间也就越短 ,与自由电子的碰 撞几率减少, 因此 VOCs 分子离解、电离的几率相应 减少 ,处理效率下降 。 4. 2 等离子体设备电源功率变化对异味气体处理效 率的影响 实验电源为自适应高压交流电源, 功率上限为 6 kW 。 实验中控制气体流量350 m 3 h, 改变反应功率 分别为3、 4、 5和6 kW时 , 异味气体处理效率变化趋势 见图 3。 图 3 设备功率与处理效率之间关系 图 3 表明 ,随着功率的提高 ,处理效率亦呈现上 升趋势 。等离子体设备功率为3 kW时, 处理效率约 为40; 设备功率为6 kW时, 比之设备功率为3 kW 时, 处理效率升高了大约 30。当设备功率提高以 后,由于输入能量的增加 ,体系中产生的自由电子数 目增多 ,VOCs分子受到冲击而发生氧化还原的几率 增大; 同时体系内产生的自由基的数目增多 ,也有利 于VOCs 分子的氧化分解 ,因此处理效率随着设备功 率的提高而呈现上升趋势 。 4. 3 结论 制烟废气排放温度范围 250～ 280 ℃, 废气中含 水量 60～ 70, 含氧量约为 3, 这些指标与制烟 工艺有关, 故无法改变。在对低温等离子体处理系统 进行实验性研究后 ,发现处理系统中气量不宜过大, 控制在 300 ～ 350 m 3 h为宜 ,这就意味着等离子体反 应器体积不宜过大, 可以考虑在今后的应用中针对不 同的处理气量, 采用反应器并联的形式。设备功率为 6 kW时 ,处理效率较高, 是今后设备应用的较佳功率 值。实验中低温等离子体处理系统工作时间为每天 8 h。考虑到今后进一步的工业应用问题, 设备的使 用寿命还有待于进一步考查。 5 结束语 本实验项目验证了低温等离子体处理技术的可 行性及有效性; 经上海烟草 集团 公司技术中心检 测,工艺处理后 14种VOCs污染物均能满足国家环保 标准 [ 9-10] ; 处理系统中等离子体反应器不宜过大, 可 以考虑在今后的应用中针对不同的处理气量 ,采用反 应器并联的形式 。设备功率为 6 kW 时 , 处理效率较 高,是今后设备应用的较佳功率值; 在现有的实验系 统运行参数基础上 ,进一步优化反应设备 , 使低温等 下转第 53 页 45 环 境 工 程 2008年 2 月第26 卷第1 期 图 1 自调胶制成的胶合板水煮开胶时间曲线 3 结论 1 通过对自制胶合板甲醛释放量的测量发现, 无论用80 g L煮茶叶水, 还是用80 g L泡茶叶水改进 调胶组成 ,其改进胶水制成的胶合板甲醛释放量都明 显低于用未加茶叶水的自调胶制成的胶合板甲醛释 放量,但用80 mg L煮茶叶水改进调胶组成制成的胶 合板甲醛释放量更低 。 对于自制胶合板甲醛释放情况需跟踪测量,方可 了解 、 掌握胶合板中甲醛释放规律 。 2 通过对自制胶合板胶合强度测量发现 ,无论 用80 g L煮茶叶水 , 还是80 g L泡茶叶水改进调胶组 成,其改进胶水制成的胶合板胶合强度几乎不受影 响,能够0. 7 MPa, 符合国家标准要求。 3 通过对自制胶合板水煮开胶时间的测量发 现,用80 g L泡茶叶水改进调胶组成, 其改进胶水制 成的胶合板水煮开胶时间明显高于利用其他组成制 成胶合板水煮开胶时间。 对于用泡茶叶水改性胶水制成的胶合板水煮开 胶时间明显长的原因, 尚不能给出合理的解释, 需要 进一步研究 。 参考文献 [ 1] 刘启明, 薛松. 花生壳制木材用胶粘剂的研究. 中国胶粘剂, 1993, 3 3 17 -21 [ 2] Akaranta O, Wankasi D. 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Keywords tea water, veneer, content of aldehyde, agglutination intensity and cracking time of veneer THE NOISE OF CONSTRUCTION DEMOLISHMENT AND ITS CONTROL Chen Baoxin Cheng Xiaohui 54 Abstract As the high-power strike demolishing machines and the explosive technique in demolishment have been wildly employed, the problem of demolishing noise has become so conspicuous. Thispaper, based on the s of demolishment and its machines, analyzesthe reasons and characteristics of demolishing noise, then tries to find out the s of prevention of the demolishing noise. Keywords demolition, noise, hydraulic breaker and blasting STUDY ON THE VIBRATION AND NOISE CONTROL OF ROLLING WASHING MACHINE CABINETXu Chao Zuo Yanyan Li Xiaochuan 57 Abstract In order to decrease the vibration and noise of a rolling washing machine cabinet, experimentalmodal analysiswas conductedand modal parameters were identified. Then, a finite element model of the cabinetwas established for calculating modal analysis. The resultsfrom test and calculation are in good agreement, which indicates that the finite element modelestablishedis correct. Basedonwhich an improvement on the cabinet structure was conducted. By means of establishing finite element model and vibration response analysis, increasing its rigidity was proved an effective measure for decreasing the cabinet vibration and noise. Keywords washing machine, vibration and noise, modal analysis, finite element and harmonic response DISPOSAL AND COMPOSTING UTILIZATION OF SLUDGE FROM SEWAGE TREATMENT PLANTChen Yan Chen Yuru Tang Gang et al 60 Abstract Sludge disposal is an important process of sewage treatment plant, it holds an important part in the entire sewage treatment process. The sof sludge disposal included common landfill, sludge incineration, making brick, composting and so on. Biological compost is a noticeable green environment friendship .A was proposed using microorganism leaven, which linked up the characters of sludge and accessories to carry out the harmless processing. Analysis of sludge disposal and the reasonable utilization of typical sewage treatment 4 ENVIRONMENTAL ENGINEERING Vol. 26, No. 1,Feb. , 2008