我國VOCS各行業排放的VOCS種類繁多、常見的有烴類、醇類、醚(mí)類、酯類等。加油站、裝修、餐飲、幹洗、噴塗、化工等生產或使用有機溶劑的行業都會產生VOCS排放,廢氣治理技術有十多(duō)種技(jì)術及組合技術,現在我國VOCS廢氣治(zhì)理(lǐ)技術主要包括熱(rè)破壞法、變壓吸附分離與淨化技術、吸附法和氧(yǎng)化治理(lǐ)方法等。
一、吸附(fù)法
吸附法主要適用(yòng)於低(dī)濃度、高通(tōng)量有機廢氣。這種有機廢氣的治(zhì)理方法已經相(xiàng)當成熟,能量消耗比較(jiào)小治理效(xiào)率卻非常高,而且可以徹底淨化有害有機(jī)廢氣。但是(shì)這(zhè)種方法也存在缺陷,需(xū)要的使用設備體積龐大,而且工藝流程比較複(fù)雜;如果廢氣中有大量雜質容易導致使用人員中毒。所以,使用此方法治理廢氣的關鍵在於吸(xī)附劑。采用吸附法(fǎ)治理有機廢氣,多使用(yòng)活(huó)性炭(tàn),主要是因為活性炭細孔結構和吸附性比較好。
經過氧化鐵或臭氧治理(lǐ)後活性炭的吸附性(xìng)能將會更好,有機廢氣的治理將會更加安全和有效。
二、熱破壞法
熱(rè)破壞法是指直接和輔助(zhù)燃燒有機氣體(tǐ)VOC,利用合適的催化劑加快VOC的化學(xué)反應,達到降低有機物濃度使其不再具有危害性的一種治(zhì)理方法。
熱破(pò)壞法對於濃度(dù)較低(dī)的有機廢氣治理效果比(bǐ)較好,在治理低濃度廢(fèi)氣中得到(dào)了廣泛(fàn)應用。這種方法主要分為兩種(zhǒng),直接(jiē)火(huǒ)焰燃燒(shāo)和催化燃燒。直接火(huǒ)焰燃燒對有機廢(fèi)氣的熱治理效率相對較高,一(yī)般情況下可達到99%。而催化燃燒指的是在催化床層的(de)作用下,加快有機廢(fèi)氣的化(huà)學反應速度。這種方法比直接燃燒用時(shí)更少,十分合適高濃度、低流量有機廢氣淨化的(de)首選技術。
三(sān)、生物治理法
生物(wù)治理方法治理有機廢是使用微(wēi)生物的生理過程把有機廢氣中的有害物質轉化為簡單的無機物,例如CO2、H2O和其它簡單(dān)無機物等。這是一種無害的有(yǒu)機廢氣治理方式。
完整的(de)生物(wù)治理有機廢(fèi)氣過程包括3個基本步驟(zhòu):
a)有機(jī)廢氣中的有機汙染(rǎn)物首先與(yǔ)水接觸,在水中可以迅速溶解;
b)在液膜中溶解的有機物,在液(yè)態濃度低的情況下,可以逐步擴散到生物膜中,進而被附著在生物膜上的微生物吸收(shōu);
c)被微生物吸收的(de)有機廢氣,在其自身生(shēng)理代謝(xiè)過(guò)程中,將會被降解,最終轉化為對環境沒有損害(hài)的化合物質(zhì)。
四、變壓(yā)吸附分離與淨化技術
變壓吸附分離與淨化(huà)技術是利用氣體組分(fèn)可吸附在固體材料上的特性,在有機廢氣(qì)與分離淨化裝置中(zhōng),氣體的壓力會出現一定的(de)變化,通過這種(zhǒng)壓力變化來治理有機廢氣。
PSA技術主要應用的是物理法,通過物理法來實現有機廢氣的淨化,使用(yòng)材料主要是沸石分子篩。沸石分子(zǐ)篩,在吸附(fù)選擇性和吸附(fù)量兩方麵有一定優勢。在一定溫度和(hé)壓力下,這種沸石分子篩可以吸附有(yǒu)機廢氣中的有機成分,然後把剩餘(yú)氣體輸送(sòng)到下個環(huán)節中。在吸附有機廢氣後,通過一定(dìng)工序將(jiāng)其轉化,保持並提高吸附劑的(de)再生能力,進而(ér)可讓吸附劑再次投入使用,然(rán)後重複(fù)上步(bù)驟工序,循環反複,直到有機(jī)廢氣得到淨化(huà)。
近年來,該技術開始在工(gōng)業(yè)生產中應用(yòng),對於氣體分離有良好效果。該技術的主要優(yōu)勢有:能源消耗少、成本比較低、工序操作自動化(huà)及分離淨化後混合物純度比較高、環境汙染小等。使用該技(jì)術對(duì)於回收和治理有一(yī)定價值的氣體效果良好,市(shì)場發展前景廣闊,成為未來有(yǒu)機(jī)廢氣治理技術的發展方向。
五、氧化法
對(duì)於有毒、有害,而且不需要回收的VOC,熱氧化法是最適合的治理技術和方法。氧(yǎng)化法的基本原理:VOC與O2發生氧化反(fǎn)應(yīng),生成CO2和H2O。
該氧化反應和化學上的燃燒過(guò)程相類似,由(yóu)於VOC濃度比較低在化學反應中不會產生肉眼可見的火焰。一(yī)般情況下,氧化法(fǎ)通(tōng)過兩種方法可確保氧化反應的順利進行:
a)加熱(rè)。使含有VOC的有機廢氣達到反應溫度;
b)使用催化劑。如果溫度(dù)比較低,則氧化反應可在催化劑表麵進行(háng)。
有機廢氣治理的氧化法分為以下兩種方法(fǎ):
a)催化(huà)氧化法。催化氧化法使用的催化劑有兩種,即貴金屬催化(huà)劑和非(fēi)貴金屬催化劑。貴(guì)金屬催化(huà)劑主要包括Pt、Pd等,它們以細顆粒形式依附在催化劑(jì)載體上,而催化劑載體通(tōng)常是(shì)金屬或(huò)陶瓷蜂窩(wō),或散裝填料;非貴金屬催化劑(jì)主要是由過渡(dù)元素金屬氧化物,比如(rú)MnO2,與粘合劑經過一定比例混合,然後製成的催化劑。為(wéi)有效防止催化劑(jì)中毒後喪失催化活性(xìng),在治理前必須徹底清除可使催化(huà)劑中毒的物(wù)質,比如Pb、Zn和(hé)Hg等。如果有機廢氣中的催化劑毒(dú)物(wù)、遮蓋質無(wú)法清除(chú),則不(bú)可使(shǐ)用這種催化氧化法治理VOC。
b)熱氧化法。熱氧(yǎng)化(huà)法當前分為三種(zhǒng):熱(rè)力燃(rán)燒式、間壁式、蓄熱式。三種方(fāng)法的主(zhǔ)要區別在於熱量回收方式。三種(zhǒng)方法均能催化法結合,降低化學反應的反應溫度。
熱力燃燒式熱氧化(huà)器,一般情況下(xià)是(shì)指氣體焚燒爐。這種氣體焚燒(shāo)爐由助燃劑、混合區和燃燒室(shì)三部分組成。其中,助燃劑,比如天然氣、石(shí)油等(děng),是輔助燃料,在(zài)燃燒過程(chéng)中,焚燒爐內產生的熱混合區可對VOC廢(fèi)氣預熱,預(yù)熱後便可為有機廢氣的治理(lǐ)提供足(zú)夠空(kōng)間、時間,最終實現有機廢氣的無害化治理。
在供(gòng)氧(yǎng)充足(zú)條件下,氧化反應的反應程度——VOC去除率(lǜ)——主要取(qǔ)決於“三T條件”:反應溫度(dù)(Temperat)、時間(Time)、湍流混(hún)合情況(Turbulence)。這“三T條件”是相互聯係的,在一定範圍內,一個條件的改(gǎi)善可使另外(wài)兩個條件降低。熱力燃燒式熱氧化器的缺點在於:輔助燃料價格高,導致裝置操(cāo)作費用比較高。
間壁式熱(rè)氧化器指的是(shì)在熱氧化裝置中,加入間壁式熱交(jiāo)換(huàn)器,進而把燃燒室排出氣(qì)體的熱量傳送給(gěi)氧化裝置進口處(chù)溫度(dù)比較低的氣體,預熱(rè)完成後便可促(cù)成氧化反應。現階段,間壁式熱交換器的熱回收率(lǜ)最高可達85%,因此大幅降低了輔(fǔ)助(zhù)燃料的消耗。一般情況下,間壁式熱交換(huàn)器(qì)有三種形式:管式、殼式和板式。由(yóu)於熱氧化溫度必須控製(zhì)在800℃~1000℃範圍(wéi)內,因此,間壁式熱交換必須(xū)由不鏽鋼或合金材料製成。所以間壁式熱交換器(qì)的造價相當高,而這也是其缺點所(suǒ)在。此外,材料的熱應力也很難消(xiāo)除,這是間(jiān)壁式熱(rè)交換的(de)另外一個缺點。
蓄熱式熱氧化(huà)器,簡稱為RTO,在熱氧化裝置(zhì)中計入蓄熱式熱交換(huàn)器,在完成VOC預熱後便(biàn)可進行氧化反應。現(xiàn)階段,蓄熱式熱氧化器的熱回收率已經達到了95%,且其(qí)占用空間比較小,輔助(zhù)燃料的消耗也比較少。由於當前的(de)蓄熱材料可使用陶瓷填料,其(qí)可治理腐蝕性或含有顆粒物的VOC氣體。
現階段,RTO裝置分為(wéi)旋轉式和閥門(mén)切換式兩種,其中,閥門(mén)切換式是最常見的一(yī)種,由2個或多個陶瓷填充(chōng)床組成,通過切換閥門來達到改變氣流方向的目的。
六、冷凝回收法
在不(bú)同溫度下,有機物質(zhì)的飽和度不同,冷凝(níng)回收法便是利用有機物這一(yī)特點來發揮作用,通過降低或提高係統壓力,把處於(yú)蒸汽環境中(zhōng)的有機物質通過冷凝方式提取出來。冷凝提取後,有(yǒu)機廢氣便可得到比較高的淨化。其缺點是操作難度比(bǐ)較大,在(zài)常溫下也不容易(yì)用冷卻(què)水(shuǐ)來完成,需要給冷凝水降溫,所以需要較多費用。這種治理方(fāng)法主要適用於濃度高(gāo)且溫度比較低的有機廢氣治理。
七、液體吸收法
液(yè)體吸收法指的是通過吸收劑與有機廢氣接觸,把有機廢氣中的有害分子轉移到吸收劑中,從而實現分離有(yǒu)機廢氣的目的(de)。這種治理方法是一(yī)種典型的物理化學作用過程。有機廢氣轉移到吸收劑中後,采用解析(xī)方法把吸收劑中(zhōng)有害分子去除掉,然(rán)後回收,實現吸收劑的重複使用和利(lì)用。
從作用原理的角度劃分,此方(fāng)法(fǎ)可分為化學方法和物(wù)理方法。物理方法是(shì)指利用物質之間相溶的原理(lǐ),把水看(kàn)作吸收劑,把有機廢氣中的有害分子去除掉,但是對於不溶於水的廢氣,比如苯隻能通過化學方法清除,通(tōng)過有機廢氣與溶劑發生化學反應予(yǔ)以去除。