项目概括：山东富丰柏斯托化工有限公司（以下简称“甲方”）就污水废气综合治理项目的相关设备，委托济南乾坤环保设备有限公司（以下简称“乙方”）按甲方的要求进行废气净化设备的设计、加工、制造、工程的安装、调试及提供相应的技术服务等。
工艺说明：
废气首先经过超重力旋转床，超重力旋转床，通过旋转产生超重力场，加快传质效果，增强处理效果，协同微纳米气泡发生器，微纳米气泡的特殊理化性质，可以和废气污染物发生反应，将废气中部分水溶性物质及水分得到去除，为后续等离子体处理提供优越条件；随后废气经过低温等离子设备，在等离子体设备内，高能电子、自由基等活性粒子和废气中的污染物发生作用，使污染物分子在极短的时间内发生分解，并发生后续的各种反应以达到降解污染物的目的，恶臭气体中的污染因子被充分分解，从而彻底去除异味。
1、积极稳妥地采用新技术、新设备，结合企业的现状和管理水平采用先进、可靠的污染治理工艺，力求运行稳定、费用低、管理方便、维护容易，从而达到彻底消除废气污染、保护环境的目的。
2、妥善解决项目建设及运行过程中产生的污染物，避免二次污染。
3、严格执行现行的防火、安全、卫生、环境保护等国家和地方颁布的规范、法规标准；
4、选择新型、高效、低噪设备、注意节能降耗。
5、总平面布置力求紧凑、合理通畅、简洁实用。尽量减小工程占地和施工难度。/6、?严格执行国家有关设计规范、标准，重视消防、安全工作。
7、依据国家和地方有关环保法律、法规及产业政策要求对工业污染进行治理，充分发挥建设项目的社会效益、环境效益和经济效益。
微纳米气泡高能氧所含有的粒子能量来源如下五个方面：
1) 电离能
氧气经过电离后生成部分氧离子，并形成等离子体，当电离作用消失后，氧等离子体消失，转变成活性氧气团，主要包括臭氧离子团（O32-、O3-）、臭氧分子团（O3）、氧离子团（O22-、O2-）、氧分子团（O2）等，这些活性氧气团具有非常高的电离能，经过气体切割后，各种离子团和分子团分离，切割动能转变为气泡能级跃迁能量，在各个气泡中表现为电离能提高，达到可以随时产生氧化作用的高能级，可以氧化一切接触到的物质。
2) 高速动能
气泡是经过水对目标气体离心切割吸入作用产生的，切割后产生水气混合液体，气泡伴随着切割水溶液在蜗旋加速系统中加速运动，由于蜗旋加速系统的特点是进水总量与喷射出水总量相等，而进水口管径远远大于出水口径，所以出水口的水溶液流速将大幅度提高：
L1S1=2L2S2
S1=πd12/4
S2=πd22/4
其中：L1为进水口水溶液流速，S1为进水口截面积，d1为进水口直径
L2为出水口水溶液流速，S2为出水口截面积，d2为出水口直径
则出水口水溶液流速L2计算如下：
L2=L1d12/2d22
蜗旋加速系统的进水口直径d1=G1/2
蜗旋加速系统的出水口直径d2=G1/16
则 L2=64L1
一般进水口流速L1的选定范围为4—10米/秒，最高为20米/秒，因此出水口流速L2的增速范围为256—640米/秒，最高出水口流速可以达到1280米/秒。
当活性氧气泡流速达到256米/秒以上后，气泡就具有了非常高的动能，这种动能足以在有效传输距离（发生断裂化学键和共价键的传输距离）中打破任何污染物与水分子之间的共价键连接和污染物内部的化学键连接，实现水质净化还原和对污染物的氧化降解，一般有效传输距离为0.5—0.8米；当活性氧气泡流速达到640米/秒甚至更高时，活性氧气泡被压缩得更小，气泡拥有的动能将倍增，在水中的有效传输距离将提高到3米以上，进一步提高了气泡对污染物的氧化降解作用率和对废气净化的作用。
3) 分子间能
任何分子之间都存在分子间的作用力，称为分子间能。
切割后形成的气泡伴随着切割水溶液在蜗旋加速系统中加速运动，在加速运动中来自外部的压力逐渐增高，气泡因外部压力增高而逐渐压缩，活性氧分子间距逐渐缩小，因此导致分子间作用力越来越强，分子间能逐步提高，到含有气泡的水溶液喷射之前，气泡因压力的作用压缩到最小，气泡直径压缩到5微米到几个纳米，分子间能蓄积达到最高，气泡破裂后活性氧分子自由热运动增强，可以随时加入到水分子共价键中成为溶解氧，也可以随时断裂其他物质与水分子形成的共价键，氧化其他物质。
4) 爆炸能
活性氧微纳米气泡进入水中后产生三种变化，第一种为气泡破裂，活性氧以分子态溶解于水中成为溶解氧；第二种为气泡融合成为大分子气泡，随着气泡不断融合壮大，气泡将上升出水面；第三种为气泡保持原态在水中横向、向下、向上运动，4—5小时后才能上升到水面，在这个过程中发挥氧化降解和净化水的作用。
我们所说的气泡破裂爆炸能是指第一种情况，活性氧微纳米气泡进入水中后，因气泡内部压力比较高导致气泡壁具有比较高的张力，发生碰撞或其他条件导致气泡破裂，气泡壁的张力作用将释放巨大的爆炸能量，这种爆炸能量可以促使活性氧分子溶解于水，同时可以破坏污染物与水的共价键连接，也可以破坏污染物内部的化学键连接，活性氧同时发挥作用，完成氧化降解污染物和净化废气。
5) 结合能
活性氧微纳米气泡进入水中后发生第二种变化即气泡融合成为大气泡时，由于气泡融合导致气泡壁表面张力下降，融合的气泡将释放较大的气泡结合能，这种结合能可以导致气泡周边的污染物与水之间的共价键结合破裂，使气泡中的活性氧对污染物产生氧化降解作用和活性氧分子在水中的溶解作用。
以上五种能量在活性氧微纳米气泡中共存，五种能量结合后使活性氧气泡拥有超高的粒子能量。活性氧微纳米气泡的运动是由气泡自身能量引发的，气泡在高速运动中使液体被加热到可以随时发生化学反应的临界状态，其中化学反应将以我们不能想象的、也不能从物理的角度推测的速度发生，从而可以对水中任何污染物发挥氧化作用，达到氧化降解污染物和净化水质目的。
这种高能氧气泡或分子团以溶液喷雾的方式喷洒到空气中，因活性氧气泡具有超高的能量，能够捕集空气中的各种污染物，并对污染物氧化降解，净化空气。
根据微纳米气泡产生的能量，对于废气的反应过程如下：
气泡的动能和气泡破裂释放的爆炸能作用，断裂了污染物与水之间的共价键、水分子之间的共价键，氧分子团在分子键能的作用下迅速离散为氧分子并与部分水分子结合成为水中的溶解氧：
H2O-(M-M)n+E——H2O+(M-M)n
H2O+O2+E——H2O-O2
H2O+O3+E——H2O-O3
其中:M为污染物，E为粒子能量。
融入水中的溶解氧（O2、O3）获得电子成为活性氧阴离子，氢离子与活性氧阴离子结合成过氧化氢（H2O2）。
O2+e———O2—
O3+e———O3—
2H++2e—+2O2———H2O2+O2
2H++2e—+2O3———H2O2+2O2
氧离子、过氧化氢、氢离子、氢氧根离子对水分子的综合作用，产生了大量的水和离子：
H++H2O——H3O+（羟基离子）
OH-+H2O——H3O2—（水氧基离子）
5.2超重力床设备概述
5.2.1工作原理
超重力场是由旋转产生，它是一种利用离心力强化传质和混合过程的新型技术。
超重力旋转床能够产生稳定、可调的超重力场，用离心力取代重力强化传质过程，体积传质系数可增大至普通喷淋塔的数十倍甚至上百倍。
在高速旋转的超重离心场中，固体粒子的绝对加速度等于三种加速度之和：
J=J′+JC+JK
式中：
J-绝对加速度；
J′-取决于运动性质的相对加速度；
JC -迁移加速度；
JK -柯氏加速度。
固体粒子在径向方向上也受到三个力的作用，即惯性离心力、向心力和运动阻力。根据牛顿第二定律知，颗粒在径向任意位置处离心沉降的最小直径为：
由上式知，若增大切向速度或减小半径r，都将进一步捕获更小的颗粒，与旋转相对运动的雷诺数有关。
液体在超重力场的作用下，受到巨大的剪切力的作用，表面被迅速更新，产生巨大相间接触面积，因此，极大的提高了传质和混合的作用，达到脱硫除尘高效净化的效果。
5.2.2 超重力床技术指标
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设备参数 |
型号 |
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型号 |
QK-SGM-E-D-10 |
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外观尺寸 |
2400mm×1800mm×2100m |
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处理气量 |
10000m3/h |
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工作温度 |
≤150℃ |
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工作压力 |
≤0.08Mpa |
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设计风速 |
5m/s |
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材 质 |
304 |
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功 率 |
5.5kw |
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数 量 |
1套 |
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配套设备 |
微纳米气泡净化设备、加药系统、雾化喷淋系统、填料、过滤系统、循环系统、排污系统、顶部除水系统、变频设备 |
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配套循环泵 |
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流 量 |
6.3m3/h |
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扬 程 |
22m |
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功 率 |
1.5KW |
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数 量 |
1台 |
5.3低温等离子体净化设备
5.3.1净化原理
低温等离子放电过程中，电子从电场中获得能量，通过碰撞将能量转化为污染物分子的内能或动能，这些获得能量的分子被激发或发生电离形成活性基团，同时空气中的氧气和水分在高能电子的作用下也可产生大量的新生态氢、活性氧和羟基氧等活性基团，这些活性基团相互碰撞后便引发了一系列复杂的物理、化学反应。从等离子体的活性基团组成可以看出，等离子体内部富含极高化学活性的粒子，如电子、离子、自由基和激发态分子等。废气中的污染物质与这些具有较高能量的活性基团发生反应，最终转化为CO2和H2O等物质，从而达到净化废气的目的。
过程一：高能电子直接轰击
过程二：产生氧原子、臭氧、羟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·
过程三：分子碎片氧化
CaHmOx+ HO·→ CO2 + H2O
CaHmOx + O·→ CO2 + H2O
CaHmOx + O2→ CO2 + H2O
CaHmOx + O3→ CO2 + H2O
经过低温等离子净化后，废气尚含有部分小分子的物质及臭氧，采用水洗工艺可以对污染物进行进一步处理，同时减少废气中臭氧含量。相关反应机理如下：
H2O + e →H·+ HO·+ e
H·+ O3→O2 + HO·
HO·+O3→HO2·+O2
HO2·+O3→HO·+ O2
因此在此过程中，部分小分子有机物可进一步被羟基自由基氧化而予以去除。
低温等离子处理有机废气的原理是将普通的220V/380V交流电通过变压器，变频器转换为高频高压的电压，产生足以击穿气体的电压，释放出高能电子，高能电子破坏有机废气中的气体分子之间的化学键，断开这些化学键从而产生了各种碳原子、氧原子、氢原子、氢氧自由基、臭氧等混合体，等离子体中的氧原子和碳原子结合形成二氧化碳，氧原子和氢原子结合形成水分子，最终产生排放到大气中的气体为无污染的二氧化碳（CO2）和水(H2O)。
5.3.2 等离子体技术参数
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设备参数 |
型号 |
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型 号 |
QK-GDBD-II-8 |
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额定气量 |
10000m3/h |
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过风速度 |
3m/s |
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设备尺寸 |
2200mm×1500mm×2200mm |
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最大功率 |
14.4kw |
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数 量 |
1台 |
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设备总重 |
约1.6t |
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配套系统 |
控制系统 |
6设备材质要求
超重力旋转床及循环水箱、低温等离子体设备、微纳米气泡设备采用304不锈钢制成，外部连续焊接，无气泡、夹渣等现象，整体美观。风机使用顶裕品牌，玻璃钢材质。
风炉管道采用FRP材质，水路管道采用304材质，金属管道设备用法兰标准为HG20592，PN10，RF, PL。烟囱支架镀锌材质。密封垫片采用氟橡胶，紧固件选用304材质，各风管支路设置风阀，FRP材质。
