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专题论述

合辑:VOCs污染防治技术大全
信息来源:头条号/环保监测号 上传日期:2017-06-13 点击率:701次
VOCs(volatile organic compounds)即挥发性有机物 ,是一类化学质的统称,在常温压下通具有高蒸汽。我国现标准中VOCs是指20℃条件下蒸汽压大于等于0.01kPa,或在特定适用条件下具有挥发性的全部机化,或在特定适用条件下具有挥发性的全部机化合物的统称。
VOCs 组成复杂,主要包括烷烃、烯烃、芳香烃、卤代烃、含氧烃、氮烃、硫烃、低沸点多环芳烃等。其中常见的VOCs种类有甲苯(Toluene Toluene )、二甲苯 (Xylene) 、对-二氯苯 (Para -dichlorobenzene) 、乙苯 (Ethyl benzene)、苯乙烯(Styrene) 、甲醛 (Formaldehyde) 、乙醛 (Acetaldehyde) 等。
一、来源

VOCs的排放来源分为自然源和人为源。全球尺度上,VOCs 排放以自然源为主;但对于重点区域和城市来说,人为源排放量远高于自然源,是自然源的6-18倍。




在城市里,VOCs的自然源主要是绿色植被,基本属于不可控源;而其人为源主要包括不完全燃烧行为、溶剂使用、工业过程、油品挥发和生物作用等。目前我国VOCs排放主要来自固定源燃烧、道路交通溶剂产品使用和工业过程。在众多人为源中,工业源是主要的VOCs污染来源,具有排放集中、排放强度大、浓度高、组分复杂的特点。

二、防治技术
根据大气中VOCs产生的原理和VOCs的理化性质,其控制技术可以分为两大类,过程控制和末端控制。过程控制是针对VOCs的生产过程,从VOCs的原理上减少VOCs的产生,一般通过工艺提升、技术改造和泄漏控制来实现。末端控制则是针对VOCs的化学特性,着力于VOCs废气的治理,利用燃烧、分解等方法来控制VOCs的排放。



VOCs控制技术路径分类
1、常见防治技术
VOCs污染治理技术一般包括:回收技术和销毁技术。回收技术主要包括:吸附技术、吸收技术、冷凝技术、膜分离技术等;销毁技术主要包括:催化燃烧、生物降解、等离子体、光催化技术等。以下就针对部分污染治理技术进行梳理。
回收技术
1)吸附技术
原理:利用吸附剂与污染物质(VOCs)进行物理结合或化学反应并将污染成分去除。
适用范围:中低浓度的VOCs的净化。




优点:去除效率高,易于自动化控制。
缺点:不适用于高浓度、高温的有机废气,且吸附材料需定期更换。
2)吸收技术
原理:由废气和洗涤液接触将VOCs从废气中移走,之后再用化学药剂将VOCs中和、氧化或其它化学反应破坏。



适用范围:高水溶性VOCs,不适用于低浓度气体。
优点:技术成熟、可去除气态和颗粒物、投资成本低、占地空间小、传质效率高、对酸性气体高效去除。
缺点:有后续废水处理问题、颗粒物浓度高、会导致塔堵塞、维护费用高、可能冒白烟。
3)冷凝技术
原理:冷凝将废气降温至VOCs成份之露点以下,使之凝结为液态后加以回收之方法。



适用范围:多用于高浓度、单一组分有回收价值的VOCs的处理。处理成本较高,故通常VOCs浓度≥5000ppm,适用冷凝处理,其效率介于50~85%之间;浓度≥1%以上时,则回收效率可达90%以上。冷凝法也经常搭配其它控制技术,例如:焚化、吸附、洗涤等作为前处理步骤。
优点:能使废气得到很高程度的净化。
缺点:冷却温度、压力要求高;治理费用相对较高。
4)膜分离技术
原理:用人工合成的膜分离VOCs物质。



适用范围:高浓度VOCs,回收效率高于97%。
优点:可回收组分;高效;可集成其余技术。
缺点:成本较高;会造成膜污染;膜的稳定性差;通量小。
销毁技术
1)催化燃烧技术
原理:发生一系列的分解、聚合及自由基反应,通过氧化和热裂解、热分解,最终产物是水、二氧化碳等无毒无害物质。




适用范围:可应用于高浓度和低浓度的有机废气的处理。

优点:应用广泛、设备简单、投资少、操作方便、净化彻底。
缺点:设备成分和运行成本相对较高。
2)生物降解技术
原理:利用微生物对废气中的污染物进行消化代谢,将污染物转化为无害的水、二氧化碳及其它无机盐类。



适用范围:以微生物可分解物质为主,污染物为微生物的食物来源,可以生物处理的污染物包 括:碳氢氧组成的各类有机物、简单有机硫化物、有机氮化物、硫化氢及氨气等无机类等。
优点:能耗低、费用低;氧化完全;能耗低。
缺点:能量利用率;光催化剂失活;可见光。
3)等离子体技术
原理:等离子体场富集大量活性物种,如离子、电子、激发态的原子、分子及自由基等;活性物种将污染物分子离解小分子物质。



适用范围:低浓度VOCs,室内空气净化。
优点:实现VOCs低温去除;适用于低浓度、大风量的VOCs;处理效率高,能耗低;净化并清新空气。
缺点:一次性投资较高;存在安全隐患。
4)光催化技术

原理:光催化剂纳米粒子在一定波长的光线照射下受激生产电子空穴对,空穴分解催化剂表面吸附的水产生氢氧自由基,电子使其周围的氧还原成活性离子氧,从而具备极强的氧化还原能力,将光催化剂表面的各种污染物摧毁。



适用范围:适用于消除半封闭或封闭空间微量有害气体的除臭或杀菌。

优点:条件温和,常温常压;设备简单、维护方便;减少甚至无二次污染。
缺点:占地面积大;气候影响大;工况变化影响大。
2、组合技术
1)沸石转轮+热力焚烧技术



2)沸石转轮+蓄热式燃烧



3)冷凝+吸附技术



4)吸附+蓄热催化燃烧技术



5)滤筒除尘+蓄热催化燃烧




6)吸附+高级氧化



3、技术选择
各种VOCs治理技术适用范围比较




4、相对费用评估




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