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到底什么才是VOCs治理的主流技术?

 

发布日期:2018-07-04

6月23日,环境部通报了环保督查的工作进展,发现涉及大气的环境污染问题有180个。其中,有将近1/3的问题都是“未落实VOCs整治要求”。

对于未设有VOCs处理收集设施的企业,很有可能面临关停的风险。



VOCs


那么什么是VOCs呢?

VOCs是可挥发性有机物的统称,主要包括非甲烷总烃(烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃)、含氧有机化合物(醛、酮、醇、醚等)、卤代烃、含氮化合物、含硫化合物等。

由于VOCs可挥发,并且性质活泼,能够参加大气光化学反应产生有害物质,对环境和人类造成极大危害。

VOCs的来源有两种,分别是天然源和人为源。

人为源主要是工业排放和生活排放。生活排放途径主要是汽车尾气、家居装潢、秸秆燃烧以及厨房油烟等;一半以上的来源还是工业排放。排放VOCs较多的行业有石油化工、包装印刷、制药和汽车喷涂等行业。

有机废气控制技术可分为源头削减技术、过程控制技术和末端治理技术,以末端治理技术为主。



VOCs末端治理技术分类如下:


 
VOCs回收治理技术




1、吸附法

技术原理:采用颗粒活性炭/活性炭纤维作为吸附材料,吸附饱和后的吸附材料利用热源将吸附质气化,解析出的高浓度有机蒸汽被脱附介质带入冷凝单元,经冷凝、分离,回收有机溶剂。依据据脱附介质不同,有水蒸汽脱-溶剂回收附技术和热氮气脱附-溶剂回收技术。


VOCs治理技术-吸附法



优点:

适用于低浓度的各种污染物;

活性炭价格不高,能源消耗低,应用起来比较经济;

通过脱附冷凝可回收溶剂有机物;

应用方便,只与同空气相接触就可以发挥作用;

活性炭具有良好的耐酸碱和耐热性,化学稳定性较高。

缺点:

吸附量小,物理吸附存在吸附饱和问题,随着吸附剂的消耗,吸附能力也变弱,使用一段时间后可能会出现吸附量小或失去吸附功能;

吸附时,存在吸附的专一性问题,对混合气体,可能吸附性会减弱,同时也存在分子直径与活性炭孔径不匹配,造成脱附现象;

活性炭吸附只是将有毒害气体转移,并没有达到分解有害气体的功效,可能会带来二次污染。不适高浓度废气,不适含水或含粒状物的废气。

2、膜分离法

常用的处理废气中VOCs的膜分离技术包括:蒸汽渗透(VP)气体膜分离和膜接触器等,VP过程常与冷凝或压缩过程集成。目前气体膜分离技术已大量应用于空气中富集氧气浓缩氮气及天然气分离等工业中。
 

膜分离法-VOCs治理技术



技术原理:有机废气进入压缩机压缩后进入冷凝器中冷凝,其中冷凝下来的有机物可以回收,余下未冷凝的部分通过膜分离单元分成两股,一部分回流至压缩机,另一部分直接从系统中排出。为保证渗透过程的进行,膜的进料侧压力需高于渗透后气流的侧压力。

优点:投资费用低、分离因子大、分离效果好(即净化效果好),而且膜法净化操作简单、控制方便、操作弹性大。

缺点:投资大;膜国产率低,价格昂贵,而且膜寿命短;膜分离装置要求稳流、稳压气体,操作要求高。

3、液体吸收法

技术原理:液体吸收法是利用液体吸收液与有机废气的相似相溶性原理而达到处理有机废气的目的。通常为强化吸收效果用液体石油类物质、表面活性剂和水组成的混合液来作为吸收液。这种吸收剂具有无毒不污染,捕集后解吸率高,回收节省能源,可反复使用的优点。
 

液体吸收法-VOCs治理技术



优点:工艺流程简单吸收剂价格便宜投资少运行费用低,适用于废气流量较大浓度较高温度较低和压力较高情况下气相污染物的处理,在喷漆绝缘材料黏结金属清洗和化工等行业得到了比较广泛的应用。

缺点:对设备要求较高需要定期更换吸收剂,同时设备易受腐蚀;回收效率低,对于环保要求较高时,很难达到允许的油气排放标准;设备占地空间大;能耗高。

4、催化燃烧法

技术原理:催化燃烧技术(RCO)是指在较低温度下,在催化剂的作用下使废气中的可燃组分彻底氧化分解,从而使气体得到净化处理的一种废气处理方法。该法适用于处理可燃或在高温下可分解的有机气体。



催化燃烧法-VOCs治理技术



优点:为无火焰燃烧,安全性好;对可燃组分浓度和热值限制较小;起燃温度低,大部分有机物和CO在200℃~400℃即可完成反应,故辅助燃料消耗少,而且大量地减少了NOx的产生;可用来消除恶臭。

缺点:工艺条件要求严格,不允许废气中含有影响催化剂寿命和处理效率的尘粒和雾滴,也不允许有使催化剂中毒的物质,以防催化剂中毒,因此采用催化燃烧技术处理有机废气必须对废气作前处理。同时该法不适于处理燃烧过程中产生大量硫氧化物和氮氧化物的废气。

5、光催化氧化处理技术

技术原理:光催化废气处理设备的技术是利用特种紫外线波段,在催化剂的作用下,将氧气催化生成臭氧和羟基自由基及负氧离子,再将VOCs分子氧化还原的一种处理方式。


光催化氧化法-VOCs治理技术



优点:光催化氧化具有选择性,反应条件温和(常温常压) , 催化剂无毒,能耗低,操作简便,价格相对较低,无副产物生成,使用后的催化剂可用物理和化学方法再生后循环使用,对几乎所有污染物均具净化能力等优点。

利用微生物对废气中的污染物进行消化代谢,实质上是一种生化分解过程,它通过附着在介质上的活性微生物来吸收有机废气,将污染物转化为无害的水、二氧化碳及其它无机盐类。

缺点:对高浓度 VOCs 处理效率一般。

6、生物处理技术

利用微生物(细菌、真菌、原生动物等)的代谢活动使恶臭物质氧化降解为二氧化碳、水蒸汽、NO3-、SO42-等无害物质的过程,微生物在氧化降解污染物时获得能量维持自身生物和繁殖。



 
生物处理技术-VOCs治理技术




优点:适用范围广,处理效率高,工艺简单,费用低,无二次污染 。

缺点:对高浓度、 生物降解性差及难生物降解的 VOCs 去除率低 。

对于VOCs的治理,单一的技术很难达到国家现在的排放标准。针对不同的废弃处理,将不同的技术相结合会达到更好的效果。

比如在去除VOCs之前要进行预处理,除掉废气中的尘等;

在处理大风量、低浓度且没有回收价值的有机废气时,可以选择转轮浓缩吸附+蓄热式催化燃烧联合技术,有回收价值的有机废气可以选择吸附浓缩技术+冷凝回收技术联用;

在处理高浓度有机废气时可以选择冷凝+吸附技术、吸附浓缩+冷凝回收/燃烧技术等; 在处理恶臭气体时可选择生物处理+光催化或低温等离子技术;

在处理油气回收时可选择冷凝+膜分离技术等。

合理的联合技术解决了单一处理技术无法处理不同VOCs的难题,也是以后在VOCs处理方面的主流选择。