浅谈制药企业实验室废气处理设施

何 听

（江苏海岸药业有限公司，江苏苏州215000）

0 引言

近年来，随着环保形势日趋严峻，国家及不同省份地区相继发布了对大气污染的防治规定。例如，面对严峻形势，江苏省生态环境厅迅速出台《进一步加强大气污染防治工作方案的通知》，在原有常规工作的基础上，突出加强VOCs管控和治理，针对医药、化工、包装印刷等重点行业，检查VOCs处理设施运行、厂区无组织排放及低VOCs含量原辅材料源头替代情况。

《挥发性有机物无组织排放控制标准》（GB 37822—2019）及《制药工业大气污染物排放标准》（GB 37823—2019）均要求“NMHC初始排放速率≥3 kg/h时，应配置VOCs处理设施，处理效率不应低于80%”；《制药工业大气污染物排放标准》（GB 37823—2019）要求“实验室应使用通风橱（柜）或局部气体收集，废气应排至VOCs收集处理系统”。

《制药工业大气污染物排放标准》（GB 37823—2019）中，大气污染物排放限值如表1所示（有组织排放控制要求，无组织可阅规范）。

表1 大气污染物排放限值 单位：mg/m3

1 实验室废气种类

实验室检验过程中使用到乙醇、甲醇、乙酸乙酯、乙腈、丙酮、盐酸、硫酸、甲苯、甲醛等化学试剂，会产生少量非甲烷总烃、丙酮、氯化氢、甲苯、甲醛、硫酸雾等气体。

2 实验室一般采用工艺技术原理

2.1 活性炭吸附原理

活性炭是一种经特殊处理的炭，将硬果壳、木材等有机原料在隔绝空气的条件下高温加热至800 ℃左右，以降低非碳成分，然后与气体反应，使其表面被侵蚀，产生微孔发达的结构。由于活化的过程是一个微观过程，大量的分子碳化物表面侵蚀是点状侵蚀，所以活性炭表面有无数细小孔隙，具有很强的吸附能力。活性炭表面的微孔直径大多在3～50 nm，即使是少量的活性炭，也有巨大的表面积，每克活性炭的表面积可达700～1 500 m2，所以能与气体、杂质充分接触。碰到微孔，气体、杂质将被吸附，所以活性炭能吸去有机废气、臭味、烟雾。

活性炭对废气的吸附过程还涉及另一个物理吸附原理，也称为“范德华吸附”（它是吸附质和吸附剂以分子间作用力为主的吸附）。作用力是如活性炭固体表面与气体分子之间，以及已被吸附分子与气体分子间的范德华引力，包括静电力、诱导力和色散力，外加风机机械力的作用，分子不停运动，当某个分子被吸附到微孔后，由于分子间相互吸引，其他分子也将连续被吸附。另外，一般在低温条件下活性炭吸附速度快。

活性炭填装箱体及外形图如图1所示。

图1 活性炭箱设备图

2.2 喷淋塔工作原理

喷淋塔属两相逆向流填料吸收塔，如图2所示。具体处理流程如下：废气气体收集→塔体废气入口→进入塔体（在通风机的动力作用下，充满进气段）→通过均流段→第一级填料吸收段（在填料的表面上，气相中污物与液相中物质发生化学反应）→贮液槽（生成物多数为可溶性盐类）→未完全吸收的废气再进入第一级喷淋段（喷淋段中吸收液从均布的喷嘴高速喷出，呈无数细微雾状水滴与气相接触发生化学反应）→第二级填料段、喷淋段（同第一级，喷嘴密度、压力、吸收气体浓度范围不同）→顶部除雾段（气体中所夹带的吸收液雾滴在此消除，得到相对干净的空气）→塔上端排气管→下一级处理设备。

设备外观如图3所示。

3 工艺流程

处理工艺：碱洗（氧化剂）喷淋+除雾干燥+活性炭吸附+风机+7 m排气筒，如图4所示。

图2 喷淋塔原理图

图3 喷淋塔外观图

图4 工艺流程图

3.1 碱液洗涤塔

废气进入碱液洗涤塔，气体由塔下部进口进入塔内向上运动。喷嘴喷出的液滴向下运动（喷淋液中加有能吸附部分废气成分的药剂）。同时塔内装有填充料，增大了与气体的接触面积，使气体与液滴充分接触，达到洗涤、吸附废气的效果。经洗涤、处理后，气体经过喷淋塔上出口去到下一设备。

3.2 除雾干燥设备

废气进入除雾器设备：在含有水雾的气体高速向上移动时会经过安装的除雾器，因气体高速移动存在较大的惯性撞击力，水雾与V型挡板及除雾填料相碰撞，水雾中水分子量大而被V型挡板阻挡聚集成大的水滴，水滴因重力原因自然下落，从而在V型挡板表面被阻挡分离，而气体偶到V型挡板，在动力下可持续上升，经处理后由出口去到下一台设备。

3.3 吸附箱体

吸附箱体的核心填料为活性炭，经过一定设施预处理后的有机废气，在风机的作用下到达吸附箱体，经均流孔板均流分布在活性炭的表面，依靠活性炭吸附原理，将有机废气吸附，达到净化的目的，达到相关大气污染物排放标准。

3.4 风机

根据所需风量、风压及选定的通风机类型，确定风机型号；在确定风机型号时，考虑管道系统可能漏风，系统压损有时计算不够完善。选择风机时可以考虑采用下式确定风机的型号：

式中：Q、ΔP为风机选型时的风量、风压；L、P为系统中计算的风量、风压；KL为风量附加安全系数，一般为1.05～1.1；KP为风压附加安全系数，一般为1.1～1.2。

设计时考虑根据风量、功率、静压选择风机。

4 结语

生态环境部办公厅印发的《重点行业挥发性有机物综合治理方案》要求鼓励企业采用多种技术组合工艺，提高VOCs治理效率。所以，企业开展大气污染防治工作，要根据车间排放废气成分选择处理方案，在达标排放条件下，尽可能选用投资少、运营成本低的处理工艺。必要时，企业相关部门可组织邀请环保专家论证，充分评估组合处理工艺方案。