有機(jī)廢氣治理技術(shù)發(fā)展研究

施軍峰 孔彬彬

杭州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究設(shè)計(jì)有限公司

有機(jī)廢氣治理技術(shù)發(fā)展研究

施軍峰 孔彬彬

杭州市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究設(shè)計(jì)有限公司

隨著城市社會、經(jīng)濟(jì)及文化快速發(fā)展，能源、資源耗量增長，伴隨著以光化學(xué)污染為代表的空氣污染日趨嚴(yán)重，空氣質(zhì)量指數(shù)AQI不盡理想。為改善環(huán)境空氣質(zhì)量，降低PM2.5污染濃度，大幅減少PM2.5前體物——VOCs排放量，是當(dāng)前面臨的緊迫任務(wù)。本文通過對工業(yè)源有機(jī)廢氣的末端治理技術(shù)進(jìn)行一番探討和研究，希望能夠?qū)ο嚓P(guān)人員有所幫助。

有機(jī)廢氣；治理技術(shù)

1 引言

在大氣環(huán)境中，揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)形成臭氧等光化學(xué)氧化物質(zhì)，對環(huán)境空氣質(zhì)量產(chǎn)生影響。以固態(tài)或液態(tài)形式排放的VOCs會直接形成（一次）PM2.5；以氣態(tài)形式排放的，在大氣環(huán)境溫度下快速凝結(jié)成顆粒物，大部分都是PM2.5；VOCs排放也是二次顆粒物的關(guān)鍵前驅(qū)物之一，它與其他污染物在大氣環(huán)境中通過化學(xué)反應(yīng)生成細(xì)顆粒物，造成了大多數(shù)的PM2.5污染。VOCs排放來自于自然源和人為源，自然源主要為植被排放等，人為源又分為移動(dòng)源和固定源，固定源中又包括生活源和工業(yè)源等。本文以工業(yè)固定源污染控制為重點(diǎn)，著重探討和研究末端治理技術(shù)。

2 有機(jī)廢氣處理特點(diǎn)

從資源循環(huán)利用的角度，溶劑回收是最佳選擇，溶劑回收最常用的方法是吸附法，其中顆?；钚蕴嘉?、碳纖維吸附等技術(shù)是經(jīng)典的成熟技術(shù)代表；冷凝法是溶劑回收的最終手段，也是高濃度VOCs、小風(fēng)量氣體預(yù)處理的常用方法，但冷凝后VOCs濃度仍難達(dá)到直接排放的要求，需要和其他方法組合使用。從資源綜合利用的角度，采用燃燒法氧化分解VOCs，并回收利用有機(jī)物的分解熱量，TO是最經(jīng)典的方法，但消耗燃料；RTO可有效提高換熱效率，減少能源消耗；CO可以通過大幅降低氧化溫度，減少能源消耗；若VOCs濃度較低，將VOCs濃度濃縮提高后再采用熱氧化方式進(jìn)行凈化處理。

3 有機(jī)廢氣治理技術(shù)

3.1 吸附法

VOCs氣體通過一多孔固體物質(zhì)，使之附著于其固體表面上，從而達(dá)到去除的目的。吸附劑的有效性主要取決于吸附VOCs的表面積，表面積越大吸附能力越大，吸附劑的吸附能力用吸附容量表征，吸附容量主要影響因素有溫度、壓力、濃度、分子量、化學(xué)活性、濕度和顆粒物等。

(1)顆粒活性炭吸附。更換式顆?；钚蕴课皆诨钚蕴课斤柡秃?，需將碳床內(nèi)失效活性炭全部重新更換，由于活性炭更換成本較高，通常將此方法用于去除氣味和較低VOCs濃度（＜40～50mg/m3）的場合。再生式固定床顆粒活性炭吸附，至少設(shè)置2個(gè)床體裝填活性炭，其中1個(gè)可以離線脫附再生，其余吸附床可以連續(xù)吸附，常用脫附再生工藝是熱吹掃。

(2)蜂窩活性炭吸附。蜂窩活性炭以參照蜂窩陶瓷體制作方式，其最大的特點(diǎn)是利用蜂窩體直通通道，將吸附床空塔速度提高到0.8～1.2m/s，流程阻力下降至800～1200Pa。蜂窩狀活性炭吸附飽和后，熱空氣進(jìn)行脫附再生，脫附產(chǎn)生的高濃度VOCs氣體，進(jìn)入催化氧化床氧化分解。

(3)活性炭纖維吸附?；钚蕴坷w維具有吸附物質(zhì)廣、回收溶劑品質(zhì)高等特點(diǎn)，采用碳纖維氈制成吸附濾筒，并組成吸附裝置，脫附再生采用蒸汽完成，大多用于溶劑蒸氣的回收。

(4)沸石轉(zhuǎn)輪吸附。沸石轉(zhuǎn)輪由沸石、粘結(jié)劑、助劑等材料燒結(jié)而成的一種蜂窩狀圓盤型吸附部件，VOCs氣體進(jìn)行沸石轉(zhuǎn)輪的吸附區(qū)，VOCs組份被吸附后，成為凈化氣體排放，當(dāng)吸附接近飽和時(shí)，以高溫（180～220℃）空氣，進(jìn)行脫附再生，形成VOCs濃縮氣體，并將高濃度氣體送至氧化爐燃燒分解。

3.2 燃燒法

燃燒法是在一定溫度下和有氧條件下，將VOCs燃燒分解為二氧化碳和水的方法，可用于各種有機(jī)化合物的分解，適當(dāng)?shù)臏囟群妥銐虻臏魰r(shí)間可使VOCs得到較完全的分解，通常氧化分解效率可達(dá)95%以上。如果有機(jī)物含有氯、氟、硫，全產(chǎn)生酸性污染物，必須在氧化爐后設(shè)置洗滌塔經(jīng)洗滌凈化后才能排放。

(1)直燃式熱氧化爐。直燃式熱氧化爐（TO）是利用熱交換器從煙氣中回收熱量用于預(yù)熱廢氣或其他熱能利用以節(jié)省能源。采用TO方式處理，廢氣中的顆粒物濃度必須盡可能減少，顆粒物會污染換熱管內(nèi)壁，降低換熱效率，增加流阻。

(2)蓄熱式執(zhí)氧化爐。蓄熱式熱氧化爐（RTO）是換熱器采用陶瓷蓄熱床，氧化分解后氣體將自身攜帶大量熱量傳遞并儲蓄在蓄熱床中，然后讓進(jìn)入氧化器的氣體從蓄熱床中獲得換取熱量。RTO的熱回收效率比TO高，可高達(dá)95%，最高處置VOCs濃度約10g/Nm3，當(dāng)VOCs濃度約為1.5g/Nm3時(shí)，可不補(bǔ)充燃料。要求顆粒物濃度不大于35mg/m3或在檢修期間可以安全地去除顆粒物。

(3)催化氧化爐。催化氧化爐（CO）是VOCs流經(jīng)催化床，催化劑在320℃～450℃溫度下觸發(fā)氧化分解反應(yīng)。CO適宜處理濃度范圍在1000mg/m3以上，上限濃度不宜達(dá)到爆炸極限下限的25%；不能用于固體或液體顆粒物濃度較高的場合，會使催化劑受到“污染”形成堵塞；汞、磷、砷、銻和鉍等金屬會使催化劑急性中毒，鉛、鋅、錫等金屬會使催化劑慢性中毒；硫和鹵素化合物會因吸附在一些催化劑表面，使催化劑活性表面被“屏蔽”。一般催化每1～3年須更換或再生。

3.3 冷凝法

冷凝處理是利用廢氣成分中凝結(jié)溫度的不同而將較易冷凝的成分分離出來。冷凝作用可包括兩種方式，一是在定壓下，降低系統(tǒng)的溫度；二是在定溫下，增加系統(tǒng)的壓力。最常見到的就是應(yīng)用于氣態(tài)高沸點(diǎn)溶劑的回收，具有設(shè)備簡單、操作容易、高濃縮回收率等優(yōu)點(diǎn)，但應(yīng)考慮冷凝后的液體二次水污染處理的問題。

4 重點(diǎn)行業(yè)適用技術(shù)

表面涂裝廢氣，噴涂工段廢氣經(jīng)預(yù)處理后，使漆霧凈化，推薦采用活性炭吸附、沸石轉(zhuǎn)輪吸附等技術(shù)；烘干工段廢氣推薦采用沸石轉(zhuǎn)輪吸附、熱氧化等技術(shù)。

涂料生產(chǎn)廢氣，拌研工段廢氣，經(jīng)除塵預(yù)處理后，推薦采用活性炭吸附、沸石轉(zhuǎn)輪吸附等技術(shù)；包裝工段廢氣推薦采用沸石轉(zhuǎn)輪吸附、RTo等技術(shù)。

包裝印刷廢氣，凹印工藝印刷廢氣推薦采用沸石轉(zhuǎn)輪吸附技術(shù)；干復(fù)工段廢氣，經(jīng)冷凝后，采用活性炭吸附技術(shù)；膠印工段廢氣推薦采用RTO技術(shù)。

有機(jī)化工廢氣，管線輸送泄漏廢氣推薦采用LDAR技術(shù)；儲罐呼吸廢氣、裝缷廢氣和工藝廢氣，推薦采用蒸氣平衡回收、冷凝壓縮回收、熱氧化等技術(shù)。

5 結(jié)語

為進(jìn)一步加強(qiáng)大氣污染防治，推動(dòng)大氣環(huán)境質(zhì)量持續(xù)改善，全面開展工業(yè)源VOCs污染治理，現(xiàn)有治理技術(shù)樣式多樣，但是每一種技術(shù)都有著不同的缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。企業(yè)必須根據(jù)自己的實(shí)際情況來合理選擇最佳處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會效益更優(yōu)化。

[1]上海市工業(yè)固定源揮發(fā)性有機(jī)物治理技術(shù)指引.2013(7)．

[2]2016年國家先進(jìn)污染防治技術(shù)目錄（VOCs防治領(lǐng)域）2016(11).

[3]浙江省工業(yè)污染防治“十三五”規(guī)劃，2016，10（17）：浙環(huán)發(fā)[2016]46號.