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到底什麽才是VOCs治理的主流技術?

 

發布日期:2018-07-04

6月23日,環境部通報了環保督查的工作進展,發現涉及大氣的環境汙染問題有180個。其中,有將近1/3的問題都是“未落實VOCs整治要求”。

對於未設有VOCs處理收集設施的企業,很有可能麵臨關停的風險。



VOCs


那麽什麽是VOCs呢?

VOCs是可揮發性有機物的統稱,主要包括非甲烷總烴(烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴)、含氧有機化合物(醛、酮、醇、醚等)、鹵代烴、含氮化合物、含硫化合物等。

由於VOCs可揮發,並且性質活潑,能夠參加大氣光化學反應產生有害物質,對環境和人類造成極大危害。

VOCs的來源有兩種,分別是天然源和人為源。

人為源主要是工業排放和生活排放。生活排放途徑主要是汽車尾氣、家居裝潢、秸稈燃燒以及廚房油煙等;一半以上的來源還是工業排放。排放VOCs較多的行業有石油化工、包裝印刷、製藥和汽車噴塗等行業。

有機廢氣控製技術可分為源頭削減技術、過程控製技術和末端治理技術,以末端治理技術為主。



VOCs末端治理技術分類如下:


 
VOCs回收治理技術




1、吸附法

技術原理:采用顆粒活性炭/活性炭纖維作為吸附材料,吸附飽和後的吸附材料利用熱源將吸附質氣化,解析出的高濃度有機蒸汽被脫附介質帶入冷凝單元,經冷凝、分離,回收有機溶劑。依據據脫附介質不同,有水蒸汽脫-溶劑回收附技術和熱氮氣脫附-溶劑回收技術。


VOCs治理技術-吸附法



優點:

適用於低濃度的各種汙染物;

活性炭價格不高,能源消耗低,應用起來比較經濟;

通過脫附冷凝可回收溶劑有機物;

應用方便,隻與同空氣相接觸就可以發揮作用;

活性炭具有良好的耐酸堿和耐熱性,化學穩定性較高。

缺點:

吸附量小,物理吸附存在吸附飽和問題,隨著吸附劑的消耗,吸附能力也變弱,使用一段時間後可能會出現吸附量小或失去吸附功能;

吸附時,存在吸附的專一性問題,對混合氣體,可能吸附性會減弱,同時也存在分子直徑與活性炭孔徑不匹配,造成脫附現象;

活性炭吸附隻是將有毒害氣體轉移,並沒有達到分解有害氣體的功效,可能會帶來二次汙染。不適高濃度廢氣,不適含水或含粒狀物的廢氣。

2、膜分離法

常用的處理廢氣中VOCs的膜分離技術包括:蒸汽滲透(VP)氣體膜分離和膜接觸器等,VP過程常與冷凝或壓縮過程集成。目前氣體膜分離技術已大量應用於空氣中富集氧氣濃縮氮氣及天然氣分離等工業中。
 

膜分離法-VOCs治理技術



技術原理:有機廢氣進入壓縮機壓縮後進入冷凝器中冷凝,其中冷凝下來的有機物可以回收,餘下未冷凝的部分通過膜分離單元分成兩股,一部分回流至壓縮機,另一部分直接從係統中排出。為保證滲透過程的進行,膜的進料側壓力需高於滲透後氣流的側壓力。

優點:投資費用低、分離因子大、分離效果好(即淨化效果好),而且膜法淨化操作簡單、控製方便、操作彈性大。

缺點:投資大;膜國產率低,價格昂貴,而且膜壽命短;膜分離裝置要求穩流、穩壓氣體,操作要求高。

3、液體吸收法

技術原理:液體吸收法是利用液體吸收液與有機廢氣的相似相溶性原理而達到處理有機廢氣的目的。通常為強化吸收效果用液體石油類物質、表麵活性劑和水組成的混合液來作為吸收液。這種吸收劑具有無毒不汙染,捕集後解吸率高,回收節省能源,可反複使用的優點。
 

液體吸收法-VOCs治理技術



優點:工藝流程簡單吸收劑價格便宜投資少運行費用低,適用於廢氣流量較大濃度較高溫度較低和壓力較高情況下氣相汙染物的處理,在噴漆絕緣材料黏結金屬清洗和化工等行業得到了比較廣泛的應用。

缺點:對設備要求較高需要定期更換吸收劑,同時設備易受腐蝕;回收效率低,對於環保要求較高時,很難達到允許的油氣排放標準;設備占地空間大;能耗高。

4、催化燃燒法

技術原理:催化燃燒技術(RCO)是指在較低溫度下,在催化劑的作用下使廢氣中的可燃組分徹底氧化分解,從而使氣體得到淨化處理的一種廢氣處理方法。該法適用於處理可燃或在高溫下可分解的有機氣體。



催化燃燒法-VOCs治理技術



優點:為無火焰燃燒,安全性好;對可燃組分濃度和熱值限製較小;起燃溫度低,大部分有機物和CO在200℃~400℃即可完成反應,故輔助燃料消耗少,而且大量地減少了NOx的產生;可用來消除惡臭。

缺點:工藝條件要求嚴格,不允許廢氣中含有影響催化劑壽命和處理效率的塵粒和霧滴,也不允許有使催化劑中毒的物質,以防催化劑中毒,因此采用催化燃燒技術處理有機廢氣必須對廢氣作前處理。同時該法不適於處理燃燒過程中產生大量硫氧化物和氮氧化物的廢氣。

5、光催化氧化處理技術

技術原理:光催化廢氣處理設備的技術是利用特種紫外線波段,在催化劑的作用下,將氧氣催化生成臭氧和羥基自由基及負氧離子,再將VOCs分子氧化還原的一種處理方式。


光催化氧化法-VOCs治理技術



優點:光催化氧化具有選擇性,反應條件溫和(常溫常壓) , 催化劑無毒,能耗低,操作簡便,價格相對較低,無副產物生成,使用後的催化劑可用物理和化學方法再生後循環使用,對幾乎所有汙染物均具淨化能力等優點。

利用微生物對廢氣中的汙染物進行消化代謝,實質上是一種生化分解過程,它通過附著在介質上的活性微生物來吸收有機廢氣,將汙染物轉化為無害的水、二氧化碳及其它無機鹽類。

缺點:對高濃度 VOCs 處理效率一般。

6、生物處理技術

利用微生物(細菌、真菌、原生動物等)的代謝活動使惡臭物質氧化降解為二氧化碳、水蒸汽、NO3-、SO42-等無害物質的過程,微生物在氧化降解汙染物時獲得能量維持自身生物和繁殖。



 
生物處理技術-VOCs治理技術




優點:適用範圍廣,處理效率高,工藝簡單,費用低,無二次汙染 。

缺點:對高濃度、 生物降解性差及難生物降解的 VOCs 去除率低 。

對於VOCs的治理,單一的技術很難達到國家現在的排放標準。針對不同的廢棄處理,將不同的技術相結合會達到更好的效果。

比如在去除VOCs之前要進行預處理,除掉廢氣中的塵等;

在處理大風量、低濃度且沒有回收價值的有機廢氣時,可以選擇轉輪濃縮吸附+蓄熱式催化燃燒聯合技術,有回收價值的有機廢氣可以選擇吸附濃縮技術+冷凝回收技術聯用;

在處理高濃度有機廢氣時可以選擇冷凝+吸附技術、吸附濃縮+冷凝回收/燃燒技術等; 在處理惡臭氣體時可選擇生物處理+光催化或低溫等離子技術;

在處理油氣回收時可選擇冷凝+膜分離技術等。

合理的聯合技術解決了單一處理技術無法處理不同VOCs的難題,也是以後在VOCs處理方麵的主流選擇。