我于今年5月3日曾寫下《活性炭更換周期到底怎么計算》,簡單論證了生態環境部大氣環境司與生態環境部環境規劃院編著的《揮發性有機物治理實用手冊》(第二版)中的活性炭更換周期計算公式的正確性,但還是覺得不透徹,描述的還是有遺漏,今天想更詳細,更具體的說一說為啥用VOCs進口濃度更合適,當然,搬運知識,解讀知識,難免不妥,如有,望各位隨時批評指正。
1.1穿透時間
從上文可以看出,活性炭作為吸附劑剛開始對有機廢氣吸附效率為100%,出口廢氣的濃度為0,而且活性炭有厚度是一層層吸附的,與廢氣接觸面的一層先吸附,里面一層再開始吸附,吸附波層層推進(看圖1中圖5-19),一直到活性炭層出口出現了廢氣,此現象稱為穿透,從開始到穿透的時間為穿透時間,由于一旦出現穿透現象后,出口濃度就會急劇上層(看圖1中圖5-18)。
2、建個類比模型形象的表達
假設用空容器來盛水用(只能一個個用),該容器容量為10m3,且在8m3上方有三排緊挨的9個小孔,有一水管向容器中放水,進水速度為1m3/h,水位到小孔時每個小孔的排水速度為0.1m3/h(緊鄰,忽略壓強變化),同時規定,進水管打開放水時,小孔打開;進水管關閉時,小孔關閉。同時要求出水速度不能大于0.8m3/h(水浪費多),容器要及時換新的。
3、論證
3.1 使用進口濃度的合理性論證
※活性炭在被穿透時更換,還是活性炭吸附飽和時更換?
首先要理解上文兩個術語,平衡保持量和平衡吸附量,在穿透時間處,活性炭吸附量為平衡保持量,穩定的被吸附了。而在活性炭飽和后的吸附量為平衡吸附量,是無法穩定保持的。而且,你吸附飽和了再換活性炭,直接導致更換活性炭期間,廢氣處理效率為0,超標排放。
用類比模型理解,就應該是容器中的水裝8m3時(穿透時間),趕緊更換容器,再裝水,這樣水才不會白白流出。如果等到容器中水10m3時(吸附飽和)才換,第一,容器中水滿時,進水全部流出。第二,10m3的水不能穩定存在,還會漏水。
再看2021年9月生態環境部大氣環境司與生態環境部環境規劃院編著的《揮發性有機物治理實用手冊》(第二版)中的計算公式,
計算公式分母中使用的是S—平衡保持量(動活性),不是平衡吸附量額,也就是說對應類比模型就是容積8m3。
計算公式中分子使用的是進口VOCs濃度,為啥使用進口的,因為在達到平衡保持量前(穿透時間前),吸附效率視為100%,通過類比模型通俗理解為,在水還沒有裝8m3前,容器是不會漏水的。
因此,這個公式是相當的合理,這個點,你get到了嗎?
3.2使用削減濃度的不合理性論證1
首先,這個公式分母上S是動態吸附量,也就是動態活性或者說是平衡保持量,這點是與部書籍給出的公式中S(平衡保持量)保持一致的,也就是說江蘇省生態環境廳,也是認可在活性炭穿透時是更換活性炭的。
3.3使用削減濃度的不合理性論證2
有人說,繼續說江蘇省廳的那個公式,如果分母上S采用靜活性(平衡吸附量)可以嗎?如果假設使用靜活性合理,公式可行嗎?
第一,分母上S采用靜活性(平衡吸附量),本身是不合理,各位可以搜索一下各類數據,分母上S取值是啥?都是取平衡保持量,而不是平衡吸附量,因為采用平衡保持量,活性炭才能將污染物穩定的吸附,而采用平衡吸附量,可能會有部分污染物脫附。用類比模型解釋就是,你不能把水裝到10m3才換,因為這樣進水會白白流出,10m3水也會有部分通過孔流出。
4、結論
活性炭更換周期計算公式中用VOCs進口濃度。
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