工业源 VOCs 末端治理技术浅析

  在我国工业生产过程中会产生大量的 V O C s,对大气环境造成严重的污染,因此为了改善大气环境,需要通过有效的治理技术,对工业源 VOCs 进行处理,降低对环境的污染。基于此为本文对工业源 VOCs 末端治理技术进行了分析,并展望了源 VOCs 减排的发展。

  VOCs 污染防治技术主要由两个方向,一方面是加强源头的管控,另一方面是加强末端治理。其中,源头控制复杂,需要涉及到原材料、设备以及工艺等各方面,而且不同行业间难以进行比较,相对而言末端治理的技术种类是比较规定的,可以实现各行业之间的对比,因此本文从末端治理技术方面,对工业源 VOCs 治理技术进行了研究 。

  2 工业源末端治理技术概述

  2.1 吸附

  吸附法是利用固态吸附材料来吸附废气中的 VOCs,从而实现 VOCs的分离,常用的吸附材料包括活性炭、分子筛、吸附树脂和硅胶等。吸附法在常温下就可以运行,而且运行费用和初期投资都比较低,工艺也比较成熟,处理效率也比较高,可以达到 90% 以上,同时所需要的能耗也比较低,这种方法适合应用于低浓度的废气净化,也可以用于含有颗粒物的废气的预处理,同时也可以实现有机溶剂的回收。这种方法的缺点也比较明显,就是吸附剂饱和以后就不能够起到作用,需要及时的进行吸附剂的更换,此外脱吸附也比较困难,还可能导致二次污染问题。

  2.2 吸收法

  吸收法是通过不挥发或者是低挥发的液体来吸附废气中的 VOCs,从而达到处理 VOCs 的目的。这种方法也是在常温下运行的,初期投资的费用比较低,但是运行费用相对于吸附法要高一些,工艺也比较成熟,处理效率也比较高,可以达到 90% 以上,在中、低浓度的废气处理过程中可以取得比较好的效果。缺点和吸附法类似,需要频繁更换吸收剂,也有一定的造成二次污染的风险。

  2.3 生物

  生物法的核心是利用微生物来降解废气中的 VOCs,其主要工艺时设置一个潮湿、多孔生物滤床,并使其表面附着大量的微生物,使废气通过生物滤床,并确保其保留足够长的时间,从而使滤床上的微生物来降解 VOCs,生成 CO2和无机物。这种方法也使在常温下进行的,初期投资、运行费用都比较低,能耗也不比较低,适合应用于低浓度和易于生物降解的废气处理,缺点是生物滤床需要占据比较大的面积,同时降解的速率比较低,也有一定的造成二次污染的风险。

  2.4 低温等离子体法

  这种方法的原理是,利用高能高活性的离子和 VOCs 分子进行碰撞,从而破坏 VOCs 分子的结构,引发其发生一系列自由基反应,最终将其降解为 CO2 和 H2O。这种方法能耗比较低,而且不容易受到颗粒物的干扰,在低溶度或者是成分单一废气处理方面有着比较好的效果,但是其需要较高的初期投资,运行费用也不低,而且其技术也还不成熟[4]。

  2.5 热力燃烧法

  热力燃烧法是指在高温条件下,使废气中的 V O C s 完全燃烧,使之分解成为 C O2 和 H2O,该方法需要高温,温度需要控制在 540℃~ 820℃之间。这种处理方法适合于处理中、高浓度的废气,该方法的优点在于工艺是比较成熟的,而且应用范围比较广泛,处理效率可以达到 95% 以上,缺点在于能耗较高,而且在应用该工艺时还可能会生成二噁英,具有安全风险 。

  2.6 催化燃烧

  这种方法是在催化剂的作用下,降低有机物的燃烧温度,使之在较低温度下实现燃烧,分解成为 C O2 和 H2O。

  这种工艺适用于废气组分比较简单的中、高浓度连续废气的净化工作中。这种方法优点在于工艺比较成熟,处理效果好,缺点是需要较高的初期投资和运行费用,而且不能够处理成分较为复杂的废气。此外,催化剂可能会导致中毒,燃烧还可能会产生二噁英。

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  2.7 光催化法

  在紫外线的照射下利用光催化剂氧化吸附在催化剂表面的 V O C s 了,在催化剂选择方面,主要应用的是 T i O2,这是因为其既具有良好的催化活性,紫外线吸收率也比较高。这种方法在常温下降就可以使用,在低、中浓度的连续废气处理过程中有着比较重要的应用。此处理方法的前期投资不高,但是需要较高的运行费用,主要的优势是具有较高的处理效率,理论上可以将污染物彻底处理为 C O2和 H2O;缺点是其只能够处理特定类型的污染物,同时有可能出现催化剂中毒、二次污染等问题 。

  2.8 膜分离法

  膜分离法利用了高分子膜选择性透过的特点,通过给与一定的压力,来使废气中的有机物被分离出来。这种方法在常温下就能够应用,初期投资和运行费用都比较低,在高浓度、小流量的废气处理中有着比较好的效果。这种工艺处理除经济性好之外,能耗比较低,工艺也比较简单,缺点是在于选择对有机物渗透性好的聚合物复合膜比较困难。

  2.9 冷凝法

  冷凝法的原理是,利用 V O C s 在不同温度下,饱和蒸气压是不同的这一特点,通过利用加压或者是降低温度等方式,使废气中的气态污染物冷凝出来。这种方法在常温或者是低温下就能够使用,能够处理高浓度、低气量的废气,对于沸点在 60℃左右的 V O C s,这种方法的处理效率可以达到 80% ~ 90%。该工艺初期投资不高,运行费用比较低,优点在于工艺非常成熟、简单,同时可以实现溶剂的回收利用;缺点在于对于设备有这般比较高的要求,而且在经过冷凝处理之后,尾气中还有一定浓度的 V O C s,因此还需要对尾气进行二次处理 。

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