鍍鋅廠廢氣治理難點及對策

鍍鋅廠廢氣主要來源于鋅錠熔化、鍍鋅工件浸鍍、鈍化等工序，成分復雜且處理難度大，主要難點包括高濃度顆粒物（鋅煙）、強腐蝕性酸霧、揮發性有機物（VOCs）及重金屬（鋅、鉛、鎘等）復合污染。以下從廢氣特性分析入手，結合處理難點提出針對性對策。

一、鍍鋅廠廢氣來源與特性分析

鍍鋅廢氣主要來源于以下環節：

1. 1.鋅錠熔化與保溫：鋅錠在熔化爐中加熱至400 - 600℃時，揮發產生大量鋅煙（顆粒態鋅微滴，粒徑＜1μm），含少量氧化鋅（ZnO）和重金屬雜質（如鉛、鎘）。
2. 2.工件浸鍍：鍍鋅槽（通常為氯化鋅-銨助鍍液或堿性鋅酸鹽鍍鋅液）在高溫（40 - 60℃）下產生酸霧（如HCl、NH?Cl揮發）或堿霧（如NaOH揮發），同時工件表面殘留的助鍍劑受熱分解產生氨氣（NH?）。
3. 3.鈍化處理：為提高鍍鋅層耐蝕性，工件需經鉻酸鹽鈍化（含Cr??）或無鉻鈍化（含有機絡合劑），產生含鉻酸霧（CrO?）或揮發性有機物（如乙醇、丙酮）。

廢氣特性：

• 高濃度顆粒物（鋅煙）：鋅煙粒徑小（＜1μm，屬PM?.?）、濃度高（熔化工序可達100 - 500 mg/m3），易二次懸浮且吸附重金屬。
• 強腐蝕性酸霧：HCl濃度可達100 - 500 mg/m3（pH＜1），NH?Cl揮發產生氨氣（NH?濃度50 - 200 mg/m3），對設備和管道腐蝕性強。
• 重金屬復合污染：鋅煙中常混雜鉛（Pb）、鎘（Cd）等重金屬（濃度＜10 mg/m3），需協同去除。
• 揮發性有機物（VOCs）：無鉻鈍化工藝可能產生乙醇、丙酮等VOCs（濃度50 - 300 mg/m3），需單獨處理。

二、處理難點與針對性對策

難點1：鋅煙（顆粒態鋅微滴）粒徑小、易二次懸浮

• 問題：鋅煙粒徑＜1μm，常規除塵設備（如旋風除塵器）對其去除效率＜50%，且易因氣流擾動二次懸浮。
• 對策
  • 多級除塵組合：采用“旋風除塵器（預處理粗顆粒）+ 布袋除塵器（捕集細顆粒）”組合工藝。旋風除塵器去除＞5μm的粗顆粒（效率＞80%），布袋除塵器通過覆膜濾料（如PTFE覆膜）捕集＜1μm的鋅煙（效率＞99%）。
  • 濕法洗滌塔輔助：在布袋除塵器后增設堿液洗滌塔（pH=10 - 11的NaOH溶液），通過化學吸收去除殘留的鋅煙（Zn2?與OH?反應生成Zn(OH)?沉淀），同時中和酸霧。

難點2：強腐蝕性酸霧（HCl、NH?Cl）對設備損傷

• 問題：HCl濃度高（pH＜1）且含NH?Cl揮發物，常規金屬管道和設備易被腐蝕，導致泄漏風險。
• 對策
  • 耐腐蝕材料選擇：酸霧吸收塔主體采用PP（聚丙烯）或FRP（玻璃鋼）材質，噴淋管道和循環泵選用PP或316L不銹鋼（耐Cl?腐蝕）。
  • 高效酸霧吸收工藝：采用“兩級逆流噴淋塔”設計，一級塔用NaOH溶液（pH=10 - 11）中和HCl（反應生成NaCl和H?O），二級塔用NH?·H?O（氨水）吸收NH?Cl（反應生成(NH?)?SO?），噴淋密度≥15L/(m2·s)，填料層高度≥3m。

難點3：重金屬（鋅、鉛、鎘）復合污染協同去除

• 問題：鋅煙中混雜鉛、鎘等重金屬（濃度＜10 mg/m3），單一除塵或吸收工藝難以同時達標（GB 21900 - 2008要求Zn≤15 mg/m3，Pb≤0.5 mg/m3，Cd≤0.05 mg/m3）。
• 對策
  • 濕法化學沉淀強化：在堿液洗滌塔中投加重金屬捕捉劑（如二硫代氨基甲酸鹽類，DTC），通過螯合作用將Zn2?、Pb2?、Cd2?轉化為難溶硫化物（如ZnS、PbS、CdS），沉淀去除效率＞95%。
  • 活性炭吸附備用：在洗滌塔后增設活性炭吸附塔（顆粒活性炭，碘值≥800mg/g），通過表面官能團吸附殘余重金屬（尤其對Pb、Cd吸附效率＞80%），作為深度凈化單元。

難點4：鈍化工藝產生的VOCs與Cr??協同治理

• 問題：無鉻鈍化工藝可能產生乙醇、丙酮等VOCs（濃度50 - 300 mg/m3），而鉻酸鹽鈍化產生CrO?（Cr??濃度＜5 mg/m3），需同時滿足VOCs（GB 16297 - 1996要求≤120 mg/m3）和重金屬排放標準。
• 對策
  • 分類處理
    • VOCs處理：采用“UV光催化氧化+活性炭吸附”組合工藝。UV紫外線（185nm/254nm）裂解VOCs分子鏈，活性炭吸附殘留有機物，對乙醇、丙酮去除效率＞90%。
    • Cr??處理：在酸霧吸收塔前增設還原塔，投加亞硫酸鈉（Na?SO?）或焦亞硫酸鈉（Na?S?O?），將Cr??還原為Cr3?（反應生成Cr?(SO?)?），再通過堿液洗滌塔生成Cr(OH)?沉淀（pH=8 - 9），去除效率＞99%。

三、組合工藝推薦

根據廢氣成分及濃度，推薦以下組合工藝：

方案1：堿性鍍鋅（鋅酸鹽鍍鋅）廢氣治理

預處理：旋風除塵器（去除＞5μm粗顆粒）→ 布袋除塵器（PTFE覆膜濾料，去除＜1μm鋅煙）
核心處理：堿液洗滌塔（NaOH溶液，pH=10 - 11，去除HCl、NH?Cl及Zn2?）→ 活性炭吸附塔（備用）
適用標準：滿足GB 21900 - 2008中Zn≤15 mg/m3，Pb≤0.5 mg/m3，Cl?≤100 mg/m3。

方案2：酸性鍍鋅（氯化鋅鍍鋅）廢氣治理

預處理：旋風除塵器→ 布袋除塵器
核心處理：兩級逆流噴淋塔（一級NaOH中和HCl，二級氨水吸收NH?Cl）→ 濕法化學沉淀塔（投加DTC捕捉重金屬）
深度處理：UV光催化氧化（若含VOCs）
適用標準：滿足Zn≤15 mg/m3，Pb≤0.5 mg/m3，Cr??≤0.1 mg/m3（若含鈍化工序）。

方案3：鈍化工藝廢氣治理（鉻酸鹽+無鉻復合）

預處理：還原塔（Na?SO?還原Cr??）→ 酸霧吸收塔（NaOH中和HCl）
核心處理：堿液洗滌塔（去除Zn2?）→ UV光催化氧化（降解VOCs）
適用標準：滿足Cr??≤0.1 mg/m3，VOCs≤120 mg/m3，Zn≤15 mg/m3。

四、關鍵運行管理與注意事項

1. 1.布袋除塵器維護：定期檢查覆膜濾料完整性（破損需及時更換），清灰周期根據壓差計（△P＞1500Pa時清灰），避免鋅煙二次吸附。
2. 2.酸霧吸收塔防腐：PP/FRP材質設備需避免機械損傷，定期檢查噴淋層堵塞情況（堵塞需用高壓水槍沖洗）。
3. 3.重金屬捕捉劑投加：根據廢氣中重金屬濃度調整DTC投加量（通常為50 - 200ppm），定期檢測出水重金屬濃度（超標需補藥）。
4. 4.在線監測與應急：安裝鋅煙濃度在線監測儀（如激光散射法）、pH在線監測儀（控制洗滌塔pH=10 - 11），配套應急活性炭吸附塔（事故狀態下快速切換）。

五、結語

鍍鋅廠廢氣治理需針對“鋅煙、酸霧、重金屬、VOCs”復合污染特點，采用“多級除塵+耐腐蝕吸收+化學沉淀+深度凈化”的組合工藝，并強化運行管理。通過科學設計和技術升級，可有效解決高濃度顆粒物、強腐蝕性酸霧及重金屬協同污染問題，滿足環保法規要求，實現清潔生產。