"噴淋洗滌+活性炭吸附"凈化工藝的探討

 

　　在大多數情況下，將噴淋洗滌塔和活性炭吸附塔直接串聯(lián)，是許多廢氣治理凈化工藝中常見但容易被忽視的誤區(qū)。特別是很多環(huán)評碰到，"酸霧+VOC"類廢氣，凈化工藝基本采用"噴淋洗滌+活性炭吸附"。這個搭配其實存在原理上的"悖論"，要解釋這一現(xiàn)象，得先拆解噴淋洗滌和活性炭吸附各自的作用原理，噴淋洗滌后尾氣中含液態(tài)水霧，而活性炭需要干燥環(huán)境才能達到吸附效果。碰到水霧顆粒會表面包裹住活性炭失去吸附功效，同時在迎風面結痂增加風阻。從而大幅降低凈化效率，甚至導致整個系統(tǒng)失效。

 

　　有些"噴淋洗滌+活性炭吸附"凈化工藝基本能用，那是因為前端噴淋塔的氣液比只有1:1或≤1:2，基本沒有達到噴淋洗滌的效果。

　　下面從凈化原理、問題細節(jié)和正確工藝設計三個方面來詳細解釋為什么這是悖論，以及應該如何正確設計。

　　一、兩種技術的原理及其沖突

　　(1)噴淋洗滌的原理：

　　主要處理親水性的污染物，如酸堿廢氣(HCl、NH?、SO?等)、易溶于水的有機物(如醇類、酮類、部分醛類)以及粉塵顆粒物。通過噴淋液(水或化學藥劑)與廢氣充分接觸，利用傳質吸收和慣性碰撞的原理，將污染物轉移到液體中或使顆粒物增重后被捕獲。經過噴淋處理后，廢氣會變成高濕的飽和濕空氣，相對濕度接近100%，其中夾帶著大量微小液滴(水霧/氣溶膠)。即使安裝了簡單的除霧器，也無法100%去除這些微米級的水霧。

　　(2)活性炭吸附的原理

　　核心作用：主要依靠活性炭巨大的比表面積和豐富的微孔結構，通過范德華力(物理吸附)來捕獲疏水性的揮發(fā)性有機物(VOCs)和惡臭氣體。

　　▲工作的理想條件：干爽的活性炭表面，孔道必須暢通無阻，才能讓氣體分子順利進入并被吸附。

　　▲較低的相對濕度：水分子也是極性分子，會與VOCs分子競爭吸附位點。當濕度很高時，水分子會優(yōu)先占據活性炭表面的親水位點甚至孔道，導致其吸附VOCs的能力急劇下降。

　　二、悖論與沖突的具體體現(xiàn)

　　噴淋洗滌后尾氣中含水霧顆粒直接包裹住活性炭表面從而失去吸附能力，正是問題的核心，具體表現(xiàn)在：

　　(1)物理堵塞：

　　噴淋塔帶來的水霧顆粒會直接撞擊并附著在活性炭的表面，形成一層水膜。這層水膜會物理性地堵塞活性炭的入口孔道，使得VOCs廢氣根本無法進入活性炭內部的巨大比表面積區(qū)域，就像給海綿表面裹了一層塑料膜，再多的孔也失去了作用。

　　(2)競爭吸附：

　　即使水霧沒有完全堵塞孔道，高濕度的廢氣中的水蒸氣分子也會大量涌入活性炭的微孔中。

　　水分子是極性的，會與VOCs分子(許多是非極性或弱極性的)競爭吸附位點。由于水分子數量占絕對優(yōu)勢，它會優(yōu)先占據這些位置，導致活性炭對目標污染物VOCs的吸附容量大幅降低，可能僅為干燥條件下的幾分之一甚至更低。

　　(3)衍生問題：

　　▲系統(tǒng)風阻增大：活性炭被弄濕后，顆粒間會形成水橋，導致床層板結，廢氣通過的阻力(壓降)急劇增加，能耗飆升，甚至損壞風機。

　　▲滋生微生物：潮濕的活性炭和其中的有機物是微生物(細菌、霉菌)繁殖的溫床，會產生生物泥垢，進一步堵塞孔道，并產生新的惡臭氣味。

　　安全性風險：如果廢氣中含有高溫或反應性物質，潮濕環(huán)境可能帶來腐蝕或其它未知反應風險。

　　三、正確的工藝組合與設計

　　當碰到"酸霧+VOC"類尾氣時，采用"噴淋洗滌+活性炭吸附"的工藝從投資成本和運行成考慮也是最經濟的選擇。但不能簡單直接地串聯(lián)，中間必須進行有效的處理。正確的工藝邏輯是：

　　(1)"預處理+除濕+后端凈化"

　　常見且正確的組合工藝是：噴淋洗滌塔+除濕+煙氣換熱器(可選)+活性炭吸附箱/塔。

　　① 噴淋洗滌塔作為預處理單元去除掉酸性/堿性廢氣、粉塵和大顆粒物。這一步保護了后端的活性炭，避免其被粉塵快速堵塞或被酸堿物質腐蝕。

　?、?除濕段可選擇電暈放電的除塵設備或高效除霧器，由乾瀚公司生產的"電暈放電的一體化除塵設備"通過核電降塵作用徹底去除尾氣水霧顆粒，包括氣溶膠。高效除霧器的選擇有：

　　▲絲網除霧器，利用慣性碰撞捕獲較小液滴。

　　▲旋風除霧器或葉片式除霧器。

　　▲纖維除霧器：能捕獲微米級甚至亞微米級的霧滴。

　　▲經過高效除霧后，廢氣中夾帶的液態(tài)水含量可被降至極低水平。

　?、?煙氣換熱器/冷凝器：經過噴淋后，廢氣溫度降低，但濕度依然處于飽和狀態(tài)。通過加熱(降低相對濕度)或進一步冷凝脫水，可以顯著降低廢氣進入活性炭前的相對濕度，為活性炭創(chuàng)造最佳的吸附環(huán)境。

　?、?活性炭吸附塔：此時，廢氣已經變得相對干燥、清潔，活性炭可以高效地吸附剩余的、噴淋法無法處理的疏水性VOCs有機物，發(fā)揮其最大功效。

　　總結：

　　"噴淋洗滌+活性炭吸附"的直接串聯(lián)是一個工藝悖論，因為它讓前一個工序(噴淋)的副產物(高濕、水霧)直接破壞后一個工序(活性炭吸附)的核心工作條件。

　　在科學的廢氣治理工藝設計中，它們之間必須增加除濕工藝(如濕電或高效除霧器等)將兩者的功能解耦，使其各司其職，才能形成一個高效、穩(wěn)定、經濟的組合工藝。許多治理效果不佳的項目，問題往往就出在這個容易被忽略的"細節(jié)"上。

　　南通乾瀚環(huán)境工程有限公司 金俊哲

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