工业废气是工业生产过程中排放的气态污染物总称，具有来源广、成分杂、浓度波动大、毒性差异显著等特点，广泛来源于化工、冶金、喷涂、火电、制药、印刷等行业。其核心危害包括：污染大气环境（如 PM2.5、臭氧污染）、危害人体健康（如 VOCs 致呼吸道疾病、重金属致慢性中毒）、腐蚀设备（如酸性气体腐蚀管道）。
工业废气处理的核心目标是：根据《大气污染物综合排放标准》（GB 16297-1996）、行业专用标准（如《火电厂大气污染物排放标准》GB 13223-2011），实现颗粒物（PM）、挥发性有机物（VOCs）、酸性气体（SO₂、NOx、HCl）、重金属（Hg、Pb） 等污染物的达标排放，部分场景需结合资源回收（如 SO₂回收制硫酸）或异味控制。
一、工业废气分类与核心特性
不同行业废气成分差异极大，需先明确分类与关键参数，才能针对性选择工艺。
1.1 按污染物形态分类
污染物类型 | 典型成分 | 主要来源行业 | 关键特性 |
颗粒物（PM） | 粉尘（如水泥尘、煤尘）、烟尘（如火电烟尘）、雾滴（如酸洗雾） | 冶金、火电、建材、化工 | 粒径差异大（0.1~100μm），易堵塞设备或影响后续工艺 |
酸性气体 | SO₂（二氧化硫）、NOx（氮氧化物）、HCl（氯化氢）、HF（氟化氢） | 火电、钢铁、化工（氯碱、氟化工）、有色金属冶炼 | 腐蚀性强，易形成酸雨，需中和或氧化处理 |
挥发性有机物（VOCs） | 苯、甲苯、二甲苯（BTX）、甲醛、乙酸乙酯、VOCs 混合气体 | 喷涂、印刷、制药、化工（石化） | 易挥发、有异味，部分具毒性 / 致癌性，浓度波动大（10~10000mg/m³） |
重金属废气 | Hg（汞）、Pb（铅）、As（砷）、Cr（铬）蒸汽 | 有色金属冶炼、火电（燃煤汞）、电子拆解 | 毒性强、易生物富集，需特殊吸附或氧化固定 |
恶臭气体 | H₂S（硫化氢）、NH₃（氨）、胺类、硫醇类 | 污水处理、垃圾焚烧、化工（发酵） | 嗅觉阈值低（如 H₂S 阈值 0.00041mg/m³），需高效脱臭 |
1.2 关键影响参数
工艺选择需重点关注以下参数，直接决定处理效率与设备选型：
· 浓度：低浓度（如 VOCs＜100mg/m³）适合吸附法，高浓度（如 VOCs＞1000mg/m³）适合燃烧法；
· 温度：高温废气（如火电烟气 300~400℃）需先降温，低温废气（如喷涂废气 20~40℃）需避免冷凝；
· 含尘量：高含尘（如钢铁烧结烟气 100~500mg/m³）需先除尘，否则会堵塞吸附剂 / 催化剂；
· 水溶性：水溶性气体（如 SO₂、NH₃）适合吸收法，难溶性气体（如 VOCs、Hg）适合吸附 / 燃烧法；
· 是否含易燃成分：含易燃气体（如甲烷、丙烷）需防爆设计，避免燃烧爆炸风险。
二、核心处理工艺体系
工业废气处理需遵循 “预处理→核心处理→深度处理” 的逻辑，各阶段协同去除不同类型污染物，确保最终达标。
阶段 1：预处理 —— 去除干扰物，优化核心处理条件
预处理的核心目标是去除颗粒物、调节温度 / 湿度、分离易冷凝成分，避免后续核心处理设备堵塞、腐蚀或效率下降。
预处理工艺 | 作用原理 | 适用场景 | 处理效果 |
机械除尘（旋风分离器 / 惯性除尘器） | 利用离心力 / 惯性力分离大粒径颗粒物（＞10μm） | 高含尘、大粒径废气（如水泥窑废气、钢铁高炉废气） | 颗粒物去除率：旋风分离器 50%~80%（＞20μm），惯性除尘器 40%~60%（＞10μm） |
电除尘（ESP） | 高压电场使颗粒物带电，吸附至电极板 | 高温、高含尘废气（如火电锅炉烟气、有色金属冶炼烟气） | 颗粒物去除率＞99%（可处理 0.1~10μm 粉尘），出口含尘＜50mg/m³ |
湿式除尘（喷淋塔 / 文丘里除尘器） | 水或吸收液喷淋，通过碰撞、溶解捕捉颗粒物 / 可溶性气体 | 需同时降温、除雾的废气（如酸洗废气、喷涂漆雾） | 颗粒物去除率 80%~95%（＜10μm），同时降温（从 100℃降至 40℃）、去除部分 SO₂/HCl |
过滤除尘（袋式除尘器） | 滤袋（如 PPS、PTFE 材质）截留颗粒物，定期清灰（脉冲喷吹） | 低至中温、需高精度除尘的废气（如垃圾焚烧烟气、化工粉尘） | 颗粒物去除率＞99.9%，出口含尘＜10mg/m³（满足超低排放） |
降温 / 除湿（换热器 / 除湿器） | 换热器（如翅片式、壳管式）降温，转轮除湿器吸附水分 | 高温废气（如催化裂化烟气 350℃）、高湿废气（如发酵废气湿度＞80%） | 降温：350℃→80~120℃（适合后续吸附 / 催化）；除湿：湿度＞80%→＜60%，避免吸附剂受潮 |
阶段 2：核心处理 —— 针对性去除目标污染物
核心处理需根据废气中主要污染物类型选择工艺，分为颗粒物深度去除、酸性气体处理、VOCs 处理、重金属去除、恶臭治理五大方向。
2.1 酸性气体处理（SO₂、NOx、HCl）
酸性气体是工业废气中最常见的污染物，核心技术为 “吸收法”“氧化法”，需结合浓度与资源化需求选择。
工艺名称 | 作用原理 | 适用场景 | 处理效率 | 优缺点 |
石灰石 - 石膏法（湿法脱硫） | 石灰乳（Ca (OH)₂）喷淋吸收 SO₂，生成 CaSO₃，氧化为 CaSO₄（石膏） | 高浓度 SO₂废气（如火电烟气 SO₂ 1000~3000mg/m³、钢铁烧结烟气） | SO₂去除率＞95%，出口＜50mg/m³（超低排放可至＜10mg/m³） | 优点：技术成熟、处理量大、成本低；缺点：产生石膏副产物（需处置）、设备易结垢 |
氨法脱硫 | 氨水（NH₃・H₂O）吸收 SO₂，生成 (NH₄)₂SO₃/(NH₄)₂SO₄，可回收硫酸铵（化肥） | 需资源化回收的场景（如化工、制药废气），SO₂浓度 500~2000mg/m³ | SO₂去除率＞98%，硫酸铵纯度＞95% | 优点：副产物可利用、无结垢；缺点：氨水易挥发（需控制逃逸）、运行成本较高 |
SCR 脱硝（选择性催化还原） | 高温（280~420℃）下，催化剂（如 V₂O₅-TiO₂）作用，NH₃还原 NOx 为 N₂+H₂O | 火电、钢铁、焦化等高温高 NOx 废气（NOx 500~1500mg/m³） | NOx 去除率＞85%，出口＜100mg/m³（超低排放＜50mg/m³） | 优点：效率高、适合大规模；缺点：催化剂需定期更换（寿命 2~3 年）、氨逃逸需控制（＜5ppm） |
SNCR 脱硝（选择性非催化还原） | 无催化剂，直接喷入 NH₃/ 尿素，在 850~1100℃还原 NOx | 中小型锅炉、垃圾焚烧炉（温度窗口匹配），NOx 300~800mg/m³ | NOx 去除率 40%~70%，出口＜200mg/m³ | 优点：投资低、无催化剂；缺点：效率低、温度窗口窄（偏离则失效） |
碱液吸收法（除 HCl/HF） | NaOH/Na₂CO₃溶液喷淋，与 HCl 反应生成 NaCl+H₂O，与 HF 反应生成 NaF+H₂O | 氯碱化工、氟化工、垃圾焚烧废气（HCl 100~500mg/m³，HF 10~50mg/m³） | HCl 去除率＞99%，HF 去除率＞98%，出口均＜1mg/m³ | 优点：效率高、设备简单；缺点：需定期补充碱液、产生含盐废水（需处理） |
2.2 VOCs 处理（苯、甲苯、甲醛等）
VOCs 处理需根据浓度、可降解性选择，低浓度以 “吸附 / 吸收” 为主，高浓度以 “燃烧 / 催化” 为主，难降解 VOCs 需 “高级氧化” 辅助。
工艺名称 | 作用原理 | 适用场景 | 处理效率 | 优缺点 |
活性炭吸附法 | 活性炭（颗粒 / 蜂窝状）吸附 VOCs，饱和后热脱附再生（或更换） | 低浓度 VOCs（10~500mg/m³）、大风量（如印刷、喷涂废气） | 吸附效率＞90%，出口 VOCs＜50mg/m³ | 优点：投资低、操作简单；缺点：活性炭需再生 / 更换（产生危废）、易吸附水汽（需预处理除湿） |
沸石转轮吸附浓缩 + RTO | 沸石转轮吸附低浓度 VOCs（浓缩 10~20 倍），浓缩后废气进入 RTO 燃烧 | 低浓度、大风量 VOCs（如电子、汽车喷涂，VOCs 50~300mg/m³，风量 10000~100000m³/h） | 总 VOCs 去除率＞98%，出口＜20mg/m³ | 优点：浓缩后降低燃烧能耗、适合大风量；缺点：投资高（转轮成本高）、沸石需定期更换（寿命 3~5 年） |
RTO（蓄热式热力燃烧） | 高温（800~1200℃）燃烧 VOCs，生成 CO₂+H₂O，蓄热体回收热量（热效率＞90%） | 高浓度 VOCs（＞1000mg/m³）、可燃烧性好（如石化、化工废气） | VOCs 去除率＞99%，无二次污染 | 优点：效率高、热回收节能、适合高浓度；缺点：投资高、需辅助燃料（浓度低时） |
RCO（蓄热式催化燃烧） | 催化剂（如 Pt、Pd、MnO₂）作用，VOCs 在 250~400℃燃烧（低于 RTO 温度） | 中低浓度 VOCs（200~1000mg/m³）、低温废气（如制药、涂装） | VOCs 去除率＞95%，热效率＞85% | 优点：温度低、能耗低（比 RTO 节能 30%）；缺点：催化剂易中毒（需预处理除硫 / 重金属）、寿命短（1~2 年） |
高级氧化法（AOPs） | 产生・OH（羟基自由基）氧化 VOCs，如 UV+H₂O₂、臭氧催化氧化 | 难降解 VOCs（如甲醛、氯苯）、低浓度（＜200mg/m³）、不适宜燃烧的场景 | VOCs 去除率 60%~85%，同时除臭 | 优点：无二次污染、适合难降解成分；缺点：处理量小、运行成本高（需持续投加药剂） |
2.3 重金属废气处理（Hg、Pb、As）
重金属废气毒性强，需针对性选择 “吸附 / 氧化固定” 工艺，避免重金属逸散。
工艺名称 | 作用原理 | 适用场景 | 处理效率 |
活性炭喷射吸附（除 Hg） | 向烟气中喷入活性炭粉，吸附 Hg（尤其是单质 Hg），后续袋式除尘器捕集 | 火电燃煤烟气（Hg 5~50μg/m³）、垃圾焚烧烟气 | Hg 去除率＞80%，出口＜10μg/m³ |
硫化物固定法（除 Pb/As） | 喷入 Na₂S/FeS₂，与 Pb²⁺/As³⁺反应生成硫化物沉淀，随粉尘去除 | 有色金属冶炼烟气（Pb 100~500μg/m³，As 50~200μg/m³） | Pb 去除率＞90%，As 去除率＞85% |
低温等离子体氧化（除 Hg⁰） | 等离子体产生高能电子，将单质 Hg⁰氧化为 Hg²⁺，再用碱液吸收 | 低浓度 Hg 废气（＜20μg/m³）、需深度处理场景 | Hg 总去除率＞95%，出口＜5μg/m³ |
2.4 恶臭气体处理
恶臭气体重点关注 “嗅觉阈值”，需结合脱臭效率与经济性选择工艺。
工艺名称 | 作用原理 | 适用场景 | 脱臭效率 |
生物滤池（生物除臭） | 微生物（细菌、真菌）分解恶臭成分（如 H₂S→S/SO₄²⁻，NH₃→NO₃⁻） | 中低浓度恶臭（H₂S＜100mg/m³，NH₃＜50mg/m³）、常温废气（如污水处理厂、垃圾渗滤液处理） | 脱臭效率＞90%，无二次污染 |
化学吸收法（除臭） | 酸性吸收液（如 H₂SO₄）吸收 NH₃，碱性吸收液（如 NaOH）吸收 H₂S | 高浓度恶臭（H₂S＞100mg/m³，NH₃＞50mg/m³）、化工发酵废气 | H₂S 去除率＞98%，NH₃去除率＞95% |
等离子体除臭 | 高能电子破坏恶臭分子结构，生成无害物质（如 H₂S→H₂O+SO₂，再碱液吸收） | 复杂恶臭混合气体（如化工园区综合废气） | 总脱臭效率＞85%，适合大风量 |
阶段 3：深度处理 —— 确保超低排放或特殊需求
核心处理后，若需满足更严格标准（如超低排放、回用要求），需增加深度处理工艺：
· 高效过滤（HEPA 滤网）：去除残留微小颗粒物（＜0.3μm），出口含尘＜5mg/m³，适合电子、制药等洁净需求行业；
· 分子筛吸附（深度除 VOCs）：分子筛（如 13X 型）吸附残留 VOCs（＜50mg/m³），出口＜10mg/m³，适合 VOCs 特别排放限值地区；
· 烟气再热（避免白烟）：湿法脱硫后烟气湿度高（＞90%），通过换热器加热至 70℃以上，避免 “白烟” 视觉污染，适合电厂、钢铁等高架排放源；
· 尾气焚烧（去除残留有机物）：核心处理后残留少量难降解 VOCs（＜100mg/m³），通过小型 RTO 焚烧（600~800℃），确保出口＜10mg/m³。
关键技术难点与解决策略
技术难点 | 解决策略 |
高浓度 VOCs 燃烧能耗高 | 1. 采用 “吸附浓缩 + 燃烧” 组合（如沸石转轮 + RTO），降低燃烧风量；2. 利用 VOCs 自身热值（浓度＞2000mg/m³ 时可自维持燃烧，无需辅助燃料） |
催化剂中毒（RCO/SCR） | 1. 预处理去除毒物（如喷入 CaO 除硫，避免 S 中毒；袋式除尘除重金属）；2. 选择抗中毒催化剂（如 RCO 用 MnO₂-CeO₂替代 Pt/Pd，SCR 用抗碱金属催化剂） |
湿法脱硫结垢堵塞 | 1. 优化浆液浓度（石灰石浆液浓度 20%~30%），避免过饱和；2. 定期酸洗（用 HNO₃清洗碳酸钙垢）；3. 采用强制循环泵，提高流速（＞1.5m/s） |
低浓度恶臭脱臭效率低 | 1. 采用 “预处理 + 生物滤池 + 化学吸收” 组合（如先生物分解，残留用少量 NaOH 吸收）；2. 优化生物滤池填料（混合活性炭 + 微生物载体，提高吸附与降解协同性） |
低温脱硝（＜280℃）效率低 | 1. 采用低温 SCR 催化剂（如 Mn 基催化剂，活性温度 180~300℃）；2. 增设烟气加热器（将烟气升温至 280℃以上，适合小风量场景） |
工艺选择原则
1. 污染物优先：含颗粒物先除尘，含酸性气体先脱硫脱硝，含 VOCs 先判断浓度（低吸附加高燃）；
2. 浓度匹配：低浓度（VOCs＜500mg/m³、SO₂＜500mg/m³）选吸附 / 生物法，高浓度选燃烧 / 吸收法；
3. 标准导向：需超低排放（如火电、钢铁）必须搭配 “电除尘 + 湿式电除尘”“SCR + 湿法脱硫” 组合；
4. 成本平衡：投资成本（RTO＞RCO＞活性炭吸附）、运行成本（生物法＜吸收法＜燃烧法）需综合考量，如中小喷涂企业可选 “活性炭吸附 + 热脱附”，大型石化企业可选 “RTO”；
5. 环保合规：避免二次污染（如活性炭需危废处置，需配套再生设备；脱硫废水需处理达标），符合当地危废、废水排放标准。
综上，工业废气处理需 “一厂一策”，核心是通过 “预处理 - 核心处理 - 深度处理” 的精准匹配，实现污染物高效去除，同时兼顾节能、资源化与合规性，满足不同行业的差异化需求。
