VOCs治理技术与工程应用简析-第2页-北极星VOCs在线

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1.2新技术

1.2.1生物法

生物法反应过程和氧化法相似，是利用微生物在好氧条件下将有机物氧化为CO2和H2O来破坏消除VOCs。这是一种价廉有效的处理方法，设备简单，常用于处理低浓度VOCs气体，但对温度、pH值、水分含量、气流速度等运行条件的要求比较严格。如果氧化不完全，可能产生比VOCs毒性更强的副产物。生物法主要用于处理低浓度的VOCs，处理效率取决于生物活性及操作条件的控制，对不同的有机物其降解效率在40%~98%]。生物法虽然运行成本很低，但是效率偏低不稳定，处理设备与占地面积也大，微生物有选择性，运行条件较苛刻。

1.2.2蓄热式燃烧

鉴于直接燃烧排放的烟气带走了大量的热能，人们开发了多种利用烟气余热的节能技术，其中利用蓄热体比如陶瓷球等材料来吸收、释放热量最为高效。蓄热式燃烧由陶瓷蓄热床、自动控制阀、燃烧室和控制系统等组成。蓄热床分两部分，底部的自动控制阀分别与进气道和排气道相连；由换向阀交替换向，将燃烧室出来的高温气体热量蓄存，再预热进入蓄热床的VOCs废气；预热到一定温度的VOCs废气在燃烧室发生氧化反应，实现净化。

1.2.3等离子法

等离子体由电子、离子、自由基和中性粒子组成，是导电性流体，总体上保持电中性，被称为物质的第四种形态。低温等离子体主要是由气体放电产生的，属于非平衡等离子体，主要产生形式有辉光放电、电晕放电、介质阻挡放电、频射放电及微波放电。而能在常压下产生低温等离子体的只有电晕放电和介质阻挡放电。低温等离子体中存在的电子、离子、活性基与激发态分子有极高的化学活性，能使很多需要很高活化能的化学反应得以发生，使常规方法难以去除的污染物得以转化或分解。

1.2.4膜分离法

膜分离技术的原理就是利用聚合物复合膜对于有机蒸汽与空气的渗透选择性，使有机物透过膜而从废气中分离出来。在实际应用过程中，通过在膜的进料侧使用压缩机或渗透侧使用真空泵来增强膜的渗透力。含有VOCs的气流在压差作用下，VOCs优先透过膜，在膜的渗透侧形成富VOCs气流，而在膜的截留侧形成主要含有氮气、氧气、甲烷等不易渗透气体的贫VOCs气流。膜法最早源于20世纪60年代的脱盐处理和海水淡化，现已用于石油化工、制药等行业。膜法流程简单、能耗低、无二次污染，是一种非常有前途的分离方法，目前已成功地应用于回收多种VOCs。

1.3技术集成

VOCs控制技术各有其优缺点，综合考虑经济技术等各方面因素，多种控制技术的集成应用优势明显。李泽清采用新型吸附床及活性炭纤维，集成加热器和冷却器功能，确定了纤维炭吸附、热力脱附、冷凝回收的工艺，用于小风量、高浓度的VOCs处理。Lord原gooeiM等[14]将活性炭吸附与低温浓缩相结合，用于点源挥发VOCs组分的处理，不仅能使VOCs排放达标，还能回用高质量的液态VOCs。高立新等设计的新型室内空气净化器，将纳米TiO2光催化层负载在活性炭粉末颗粒上，用于去除室内空气中的VOCs，实现活性炭吸附与光催化氧化技术的结合。张增凤等利用低温等离子体-催化集成技术脱除甲醛，发现在室温、常压下，等离子体的存在对脱除甲醛至关重要，在等离子体气氛中TiO2光催化剂能产生活性。此外，使用陶瓷或其他高密度惰性蓄热材料作填充床的蓄热式燃烧技术（RTO）从排出燃烧区的气体中吸收并且存储热量，再将热量释放给冷的进口气体（而不是采用管壳式热交换器进行两种流体间的换热），与其他热氧化技术不同，热回收效率可达98%；如果再将催化燃烧与蓄热燃烧相结合，则构成蓄热式催化燃烧（RCO）复合技术，在实现热能回收利用的基础上，实现过程的无焰燃烧，操作环境更好。

2VOCs治理技术选择与工艺适用性

相较于固、液污染物的排放与处置，VOCs的控制与治理难度更大，针对具体排放物质、排放量、浓度、湿度等情况，选择高效、经济、适用的处理技术与工艺设备是个颇具挑战性的工作。几种VOCs的处理工艺特点的对比分析如表3。

任何技术工艺都有其局限性，对于具体企业来讲，VOCs处理技术的选用，首先要考虑VOCs的流量、浓度（包括浓度变化）及废气的成分特征等要素，其次需要考虑资金投入及操作管理要求等因素，某些先进的技术因对操作管理有严格要求，或维护管理技术难度大，都不适宜小企业采用。

作者了解到天津地区很多企业的VOCs治理，环保管理部门推荐的工艺都是活性炭吸附法，然而基本不配备变温、变压或联合解吸装置，企业在形式上具有治理VOCs的设备，实际上根本不能可靠运行，临检时更换一批新活性炭（废弃的活性炭也存在安全隐患），其他时间根本不管。

其实对于小企业的VOCs治理，工艺成熟的吸收法更为合适，操作简单，技术与工艺维护易于掌握，既适合处理高浓度VOCs，也可以处理低浓度的VOCs。吸收剂选取合适，还可以回收、回用VOCs物质，比如喷涂工序回收的溶剂，还可以返回涂料生产环节。中华全国供销合作总社天津再生资源研究所设计的吸收法VOCs处理系统，采用新型吸收剂，实现对苯类、烷烃类、醚等有机VOC物质的吸收净化，在适当的时候解吸-冷凝得到VOC溶剂或直接解吸燃烧VOC物质。通过微压传感技术，可以实现系统的自动解吸控制。此外，将红外、催化-蓄热及再生催化技术相结合，可以满足不同企业、不同处理规模的VOCs治理要求。

3结束语

VOCs的治理是一个任重道远的艰巨工作，从工程应用的角度看，一些技术目前还不成熟，难以负担起VOCs治理的重任，还需要技术人员的进一步努力。还有一些技术由于工程条件的限制，假以时日方能达到其理想目标。从目前看，吸收法及改进的蓄热催化技术相对而言具有较为确切的经济技术优势，推荐企业多加关注。

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