項目概括：山東富豐柏斯托化工有限公司（以下簡稱“甲方”）就污水廢氣綜合治理項目的相關設備，委托濟南乾坤環保設備有限公司（以下簡稱“乙方”）按甲方的要求進行廢氣凈化設備的設計、加工、制造、工程的安裝、調試及提供相應的技術服務等。
工藝說明：
廢氣首先經過超重力旋轉床，超重力旋轉床，通過旋轉產生超重力場，加快傳質效果，增強處理效果，協同微納米氣泡發生器，微納米氣泡的特殊理化性質，可以和廢氣污染物發生反應，將廢氣中部分水溶性物質及水分得到去除，為后續等離子體處理提供優越條件；隨后廢氣經過低溫等離子設備，在等離子體設備內，高能電子、自由基等活性粒子和廢氣中的污染物發生作用，使污染物分子在極短的時間內發生分解，并發生后續的各種反應以達到降解污染物的目的，惡臭氣體中的污染因子被充分分解，從而徹底去除異味。
1、積極穩妥地采用新技術、新設備，結合企業的現狀和管理水平采用先進、可靠的污染治理工藝，力求運行穩定、費用低、管理方便、維護容易，從而達到徹底消除廢氣污染、保護環境的目的。
2、妥善解決項目建設及運行過程中產生的污染物，避免二次污染。
3、嚴格執行現行的防火、安全、衛生、環境保護等國家和地方頒布的規范、法規標準；
4、選擇新型、高效、低噪設備、注意節能降耗。
5、總平面布置力求緊湊、合理通暢、簡潔實用。盡量減小工程占地和施工難度。/6、?嚴格執行國家有關設計規范、標準，重視消防、安全工作。
7、依據國家和地方有關環保法律、法規及產業政策要求對工業污染進行治理，充分發揮建設項目的社會效益、環境效益和經濟效益。
微納米氣泡高能氧所含有的粒子能量來源如下五個方面：
1) 電離能
氧氣經過電離后生成部分氧離子，并形成等離子體，當電離作用消失后，氧等離子體消失，轉變成活性氧氣團，主要包括臭氧離子團（O32-、O3-）、臭氧分子團（O3）、氧離子團（O22-、O2-）、氧分子團（O2）等，這些活性氧氣團具有非常高的電離能，經過氣體切割后，各種離子團和分子團分離，切割動能轉變為氣泡能級躍遷能量，在各個氣泡中表現為電離能提高，達到可以隨時產生氧化作用的高能級，可以氧化一切接觸到的物質。
2) 高速動能
氣泡是經過水對目標氣體離心切割吸入作用產生的，切割后產生水氣混合液體，氣泡伴隨著切割水溶液在蝸旋加速系統中加速運動，由于蝸旋加速系統的特點是進水總量與噴射出水總量相等，而進水口管徑遠遠大于出水口徑，所以出水口的水溶液流速將大幅度提高：
L1S1=2L2S2
S1=πd12/4
S2=πd22/4
其中：L1為進水口水溶液流速，S1為進水口截面積，d1為進水口直徑
L2為出水口水溶液流速，S2為出水口截面積，d2為出水口直徑
則出水口水溶液流速L2計算如下：
L2=L1d12/2d22
蝸旋加速系統的進水口直徑d1=G1/2
蝸旋加速系統的出水口直徑d2=G1/16
則 L2=64L1
一般進水口流速L1的選定范圍為4—10米/秒，最高為20米/秒，因此出水口流速L2的增速范圍為256—640米/秒，最高出水口流速可以達到1280米/秒。
當活性氧氣泡流速達到256米/秒以上后，氣泡就具有了非常高的動能，這種動能足以在有效傳輸距離（發生斷裂化學鍵和共價鍵的傳輸距離）中打破任何污染物與水分子之間的共價鍵連接和污染物內部的化學鍵連接，實現水質凈化還原和對污染物的氧化降解，一般有效傳輸距離為0.5—0.8米；當活性氧氣泡流速達到640米/秒甚至更高時，活性氧氣泡被壓縮得更小，氣泡擁有的動能將倍增，在水中的有效傳輸距離將提高到3米以上，進一步提高了氣泡對污染物的氧化降解作用率和對廢氣凈化的作用。
3) 分子間能
任何分子之間都存在分子間的作用力，稱為分子間能。
切割后形成的氣泡伴隨著切割水溶液在蝸旋加速系統中加速運動，在加速運動中來自外部的壓力逐漸增高，氣泡因外部壓力增高而逐漸壓縮，活性氧分子間距逐漸縮小，因此導致分子間作用力越來越強，分子間能逐步提高，到含有氣泡的水溶液噴射之前，氣泡因壓力的作用壓縮到最小，氣泡直徑壓縮到5微米到幾個納米，分子間能蓄積達到最高，氣泡破裂后活性氧分子自由熱運動增強，可以隨時加入到水分子共價鍵中成為溶解氧，也可以隨時斷裂其他物質與水分子形成的共價鍵，氧化其他物質。
4) 爆炸能
活性氧微納米氣泡進入水中后產生三種變化，第一種為氣泡破裂，活性氧以分子態溶解于水中成為溶解氧；第二種為氣泡融合成為大分子氣泡，隨著氣泡不斷融合壯大，氣泡將上升出水面；第三種為氣泡保持原態在水中橫向、向下、向上運動，4—5小時后才能上升到水面，在這個過程中發揮氧化降解和凈化水的作用。
我們所說的氣泡破裂爆炸能是指第一種情況，活性氧微納米氣泡進入水中后，因氣泡內部壓力比較高導致氣泡壁具有比較高的張力，發生碰撞或其他條件導致氣泡破裂，氣泡壁的張力作用將釋放巨大的爆炸能量，這種爆炸能量可以促使活性氧分子溶解于水，同時可以破壞污染物與水的共價鍵連接，也可以破壞污染物內部的化學鍵連接，活性氧同時發揮作用，完成氧化降解污染物和凈化廢氣。
5) 結合能
活性氧微納米氣泡進入水中后發生第二種變化即氣泡融合成為大氣泡時，由于氣泡融合導致氣泡壁表面張力下降，融合的氣泡將釋放較大的氣泡結合能，這種結合能可以導致氣泡周邊的污染物與水之間的共價鍵結合破裂，使氣泡中的活性氧對污染物產生氧化降解作用和活性氧分子在水中的溶解作用。
以上五種能量在活性氧微納米氣泡中共存，五種能量結合后使活性氧氣泡擁有超高的粒子能量。活性氧微納米氣泡的運動是由氣泡自身能量引發的，氣泡在高速運動中使液體被加熱到可以隨時發生化學反應的臨界狀態，其中化學反應將以我們不能想象的、也不能從物理的角度推測的速度發生，從而可以對水中任何污染物發揮氧化作用，達到氧化降解污染物和凈化水質目的。
這種高能氧氣泡或分子團以溶液噴霧的方式噴灑到空氣中，因活性氧氣泡具有超高的能量，能夠捕集空氣中的各種污染物，并對污染物氧化降解，凈化空氣。
根據微納米氣泡產生的能量，對于廢氣的反應過程如下：
氣泡的動能和氣泡破裂釋放的爆炸能作用，斷裂了污染物與水之間的共價鍵、水分子之間的共價鍵，氧分子團在分子鍵能的作用下迅速離散為氧分子并與部分水分子結合成為水中的溶解氧：
H2O-(M-M)n+E——H2O+(M-M)n
H2O+O2+E——H2O-O2
H2O+O3+E——H2O-O3
其中:M為污染物，E為粒子能量。
融入水中的溶解氧（O2、O3）獲得電子成為活性氧陰離子，氫離子與活性氧陰離子結合成過氧化氫（H2O2）。
O2+e———O2—
O3+e———O3—
2H++2e—+2O2———H2O2+O2
2H++2e—+2O3———H2O2+2O2
氧離子、過氧化氫、氫離子、氫氧根離子對水分子的綜合作用，產生了大量的水和離子：
H++H2O——H3O+（羥基離子）
OH-+H2O——H3O2—（水氧基離子）
5.2超重力床設備概述
5.2.1工作原理
超重力場是由旋轉產生，它是一種利用離心力強化傳質和混合過程的新型技術。
超重力旋轉床能夠產生穩定、可調的超重力場，用離心力取代重力強化傳質過程，體積傳質系數可增大至普通噴淋塔的數十倍甚至上百倍。
在高速旋轉的超重離心場中，固體粒子的絕對加速度等于三種加速度之和：
J=J′+JC+JK
式中：
J-絕對加速度；
J′-取決于運動性質的相對加速度；
JC -遷移加速度；
JK -柯氏加速度。
固體粒子在徑向方向上也受到三個力的作用，即慣性離心力、向心力和運動阻力。根據牛頓第二定律知，顆粒在徑向任意位置處離心沉降的最小直徑為：
由上式知，若增大切向速度或減小半徑r，都將進一步捕獲更小的顆粒，與旋轉相對運動的雷諾數有關。
液體在超重力場的作用下，受到巨大的剪切力的作用，表面被迅速更新，產生巨大相間接觸面積，因此，極大的提高了傳質和混合的作用，達到脫硫除塵高效凈化的效果。
5.2.2 超重力床技術指標
|
設備參數 |
型號 |
|
型號 |
QK-SGM-E-D-10 |
|
外觀尺寸 |
2400mm×1800mm×2100m |
|
處理氣量 |
10000m3/h |
|
工作溫度 |
≤150℃ |
|
工作壓力 |
≤0.08Mpa |
|
設計風速 |
5m/s |
|
材 質 |
304 |
|
功 率 |
5.5kw |
|
數 量 |
1套 |
|
配套設備 |
微納米氣泡凈化設備、加藥系統、霧化噴淋系統、填料、過濾系統、循環系統、排污系統、頂部除水系統、變頻設備 |
|
|
配套循環泵 |
|
流 量 |
6.3m3/h |
|
揚 程 |
22m |
|
功 率 |
1.5KW |
|
數 量 |
1臺 |
5.3低溫等離子體凈化設備
5.3.1凈化原理
低溫等離子放電過程中，電子從電場中獲得能量，通過碰撞將能量轉化為污染物分子的內能或動能，這些獲得能量的分子被激發或發生電離形成活性基團，同時空氣中的氧氣和水分在高能電子的作用下也可產生大量的新生態氫、活性氧和羥基氧等活性基團，這些活性基團相互碰撞后便引發了一系列復雜的物理、化學反應。從等離子體的活性基團組成可以看出，等離子體內部富含極高化學活性的粒子，如電子、離子、自由基和激發態分子等。廢氣中的污染物質與這些具有較高能量的活性基團發生反應，最終轉化為CO2和H2O等物質，從而達到凈化廢氣的目的。
過程一：高能電子直接轟擊
過程二：產生氧原子、臭氧、羥基自由基及小分子碎片
O2+2e→2O·
O2+O·→O3+e
H2O+2e→ H·+HO·
H2O+ O·+e →2HO·
H·+O2→HO·+O
C(a+b)H(m+n)O(x+y) +2e→ CaHmOx·+ CbHnOy·
過程三：分子碎片氧化
CaHmOx+ HO·→ CO2 + H2O
CaHmOx + O·→ CO2 + H2O
CaHmOx + O2→ CO2 + H2O
CaHmOx + O3→ CO2 + H2O
經過低溫等離子凈化后，廢氣尚含有部分小分子的物質及臭氧，采用水洗工藝可以對污染物進行進一步處理，同時減少廢氣中臭氧含量。相關反應機理如下：
H2O + e →H·+ HO·+ e
H·+ O3→O2 + HO·
HO·+O3→HO2·+O2
HO2·+O3→HO·+ O2
因此在此過程中，部分小分子有機物可進一步被羥基自由基氧化而予以去除。
低溫等離子處理有機廢氣的原理是將普通的220V/380V交流電通過變壓器，變頻器轉換為高頻高壓的電壓，產生足以擊穿氣體的電壓，釋放出高能電子，高能電子破壞有機廢氣中的氣體分子之間的化學鍵，斷開這些化學鍵從而產生了各種碳原子、氧原子、氫原子、氫氧自由基、臭氧等混合體，等離子體中的氧原子和碳原子結合形成二氧化碳，氧原子和氫原子結合形成水分子，最終產生排放到大氣中的氣體為無污染的二氧化碳（CO2）和水(H2O)。
5.3.2 等離子體技術參數
|
設備參數 |
型號 |
|
型 號 |
QK-GDBD-II-8 |
|
額定氣量 |
10000m3/h |
|
過風速度 |
3m/s |
|
設備尺寸 |
2200mm×1500mm×2200mm |
|
最大功率 |
14.4kw |
|
數 量 |
1臺 |
|
設備總重 |
約1.6t |
|
配套系統 |
控制系統 |
6設備材質要求
超重力旋轉床及循環水箱、低溫等離子體設備、微納米氣泡設備采用304不銹鋼制成，外部連續焊接，無氣泡、夾渣等現象，整體美觀。風機使用頂裕品牌，玻璃鋼材質。
風爐管道采用FRP材質，水路管道采用304材質，金屬管道設備用法蘭標準為HG20592，PN10，RF, PL。煙囪支架鍍鋅材質。密封墊片采用氟橡膠，緊固件選用304材質，各風管支路設置風閥，FRP材質。
