揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)探討

蔡洋

（梅州晨風(fēng)節(jié)能環(huán)保科技有限公司　廣東梅州　514000）

引言

VOCs是一種有害氣體，其沸點(diǎn)與水的沸點(diǎn)相近，有些VOCs的沸點(diǎn)處于高溫的狀況，這時(shí)該揮發(fā)性有機(jī)廢氣的飽和蒸汽壓都會超過133.3Pa，在該條件之下，它們也許會成為揮發(fā)性有機(jī)化合物，而該種有機(jī)揮發(fā)化合物會對空氣產(chǎn)生污染，危害人類的身體健康。該些揮發(fā)性有機(jī)化合物的成分主要包括烴類、鹵代烴、氮烴、含氧烴、硫烴等多種環(huán)芳香烴，因?yàn)樗鼈兊奶匦孪囝愃?，很容易混在一起，進(jìn)而造成環(huán)境的污染。同時(shí)該些揮發(fā)性有機(jī)廢氣會對人類的健康造成威脅，通過人類的呼吸道進(jìn)入到人的體內(nèi)，進(jìn)而對人的器官造成巨大的傷害。所以，在這個(gè)科技飛速發(fā)展的時(shí)代，對于VOCs的有效治理極其重要，進(jìn)而控制有機(jī)廢氣的濃度。

1　揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)的分析

1.1　利用生物法處理揮發(fā)性有機(jī)廢氣

利用生物過濾法對揮發(fā)性有機(jī)廢氣進(jìn)行治理，該種有機(jī)廢氣主要來源于污泥處理、市政污水以及工業(yè)生產(chǎn)。為了對惡臭氣體進(jìn)行有效治理，生物過濾法技術(shù)被提出，伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，該種治理辦法對揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理也更為有效[1]。該種治理辦法，能夠?qū)⒌蜐舛鹊膿]發(fā)性有機(jī)廢氣的處理效果達(dá)到更好，而運(yùn)用該種方法的核心設(shè)備為生物濾床（如圖1所示），揮發(fā)性有機(jī)廢氣能夠在生物濾床當(dāng)中獲得較好的治理，將VOCs轉(zhuǎn)化為H2O與CO2，因?yàn)樵谏餅V床當(dāng)中，已裝有可以產(chǎn)生生物膜的填料，該些填料能夠使揮發(fā)性有機(jī)廢氣被生物濾床內(nèi)的生物膜所吸附，進(jìn)而將揮發(fā)性有機(jī)廢氣降解為H2O與CO2，進(jìn)而達(dá)到凈化VOCs的作用。

1.2　利用吸附法處理揮發(fā)性有機(jī)廢氣

圖1　生物過濾法工藝的流程圖

吸附法指的是使用具備微孔結(jié)構(gòu)的相關(guān)吸附劑，該辦法主要運(yùn)用該種吸附劑，能夠?qū)⒖諝猱?dāng)中的吸附質(zhì)吸收到吸附劑的表層，經(jīng)過吸附劑的吸收將相關(guān)有機(jī)物從主體當(dāng)中分離出來[2]，進(jìn)而達(dá)到有機(jī)廢氣的良好治理。吸附法的工藝流程圖如圖2所示，當(dāng)揮發(fā)性有機(jī)廢氣經(jīng)過風(fēng)機(jī)的作用，使其傳輸至吸附塔1，當(dāng)吸附塔1當(dāng)中達(dá)到飽和狀態(tài)后，便能夠?qū)㈤y門進(jìn)行關(guān)閉，之后再將揮發(fā)性有機(jī)廢氣傳送到吸附塔2進(jìn)行相關(guān)的吸附工作，因?yàn)閂OCs分別在塔2與塔1進(jìn)行吸附，塔2與塔1操作是互相交替的，所以，只要相關(guān)的設(shè)計(jì)較為合理，便能夠獲取連續(xù)治理的效果，進(jìn)而有效地對VOCs進(jìn)行凈化。當(dāng)前常用的吸附劑主要包括沸石分子篩與活性炭，其中沸石分子篩具有微孔結(jié)構(gòu)均勻這一優(yōu)勢，進(jìn)而加強(qiáng)了該種微型結(jié)構(gòu)的選擇性；而活性炭這一吸附劑擁有較好的性能，活性炭具備較大的表面積，這便使活性炭的吸附容量獲得更好地提升，使VOCs獲得較大的處理[3]。在對VOCs進(jìn)行吸附的過程當(dāng)中，由于這兩種活性劑都具備較強(qiáng)的吸附能力，并且它們的工藝較為成熟、能耗較低，所以，該種辦法在一般的企業(yè)當(dāng)中推行起來都較為容易，進(jìn)而較好地對VOCs進(jìn)行治理。

圖2　吸附法工藝流程圖

1.3　利用催化燃燒法處理揮發(fā)性有機(jī)廢氣

催化燃燒法指的是將有機(jī)物的溫度提升到150～300℃，經(jīng)催化劑的作用對其進(jìn)行的沒有火焰的燃燒。以加熱廢氣的方式，通過催化燃燒的方式將其轉(zhuǎn)化成無臭無害的H2O與CO2。在對該辦法進(jìn)行運(yùn)行的過程中，因?yàn)槠鹑嫉臏囟缺容^低，能夠防止NOx二次污染物的產(chǎn)生，加大環(huán)保的力度。然而，該種辦法的處理費(fèi)用相對而言較高。這些辦法主要適用于高濃度或者高溫的有機(jī)廢氣。

1.4　利用直接燃燒法處理揮發(fā)性有機(jī)廢氣

直接燃燒法指的是使VOCs使用燃油或者燃?xì)獾容o料將干燥之后的較高濃度的有機(jī)廢氣經(jīng)過引風(fēng)機(jī)將其送入廢氣焚燒爐當(dāng)中，在此，VOCs首先應(yīng)當(dāng)進(jìn)入換熱器當(dāng)中對其進(jìn)行預(yù)熱，之后再進(jìn)入爐膛內(nèi)，受到燃燒機(jī)內(nèi)的火焰高溫（680～760℃）的影響之下，進(jìn)而將VOCs轉(zhuǎn)化為H2O與CO2。直接燃燒法中的氧化反應(yīng)往往都是在高溫條件下產(chǎn)生的，溫度在620～760℃之間時(shí)通常會存在不完全氧化與完全氧化這兩種反應(yīng)，不完全氧化反應(yīng)所占的比例為30～40%，該反應(yīng)的最終產(chǎn)物為CO與含氧有機(jī)物，而完全氧化最終的產(chǎn)物為水與二氧化碳。不完全氧化反應(yīng)的主要原因在于VOCs的濃度太低，未充分燃燒所造成的。為了將其充分燃燒，應(yīng)當(dāng)在爐內(nèi)加入輔燃，進(jìn)而使得VOCs得以充分燃燒。該種辦法費(fèi)用低，且工藝也較為簡單，適用于小風(fēng)量、高濃度的廢氣，然而對于操作、安全技術(shù)方面的要求較高，同時(shí)，因?yàn)樵摲N燃燒辦法必須在高溫狀況下進(jìn)行，極易使得NOx二次污染產(chǎn)生。

2　揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)進(jìn)展和應(yīng)用

2.1　微波催化氧化技術(shù)

伴隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，微波催化氧化技術(shù)作為一種高科技的治理技術(shù)，該種治理技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，它能夠與傳統(tǒng)的填料吸附技術(shù)進(jìn)行有效的結(jié)合，進(jìn)而使得揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理能力得以提升，運(yùn)用該種辦法，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)解吸治理方法向著微波解吸治理辦法的轉(zhuǎn)變，進(jìn)而使得VOCs處理效果的極大提升。在對揮發(fā)性有機(jī)廢氣進(jìn)行治理的過程當(dāng)中，運(yùn)用該治理技術(shù)，不僅僅可以將揮發(fā)性有機(jī)廢氣的吸附與解吸時(shí)間縮短，同時(shí)運(yùn)用微波催化氧化技術(shù)對VOCs進(jìn)行治理能夠減少各個(gè)能源的浪費(fèi)與消耗，使得處理廢氣的費(fèi)用得以減少，提升處理揮發(fā)性有機(jī)廢氣的能力。目前其中運(yùn)用的吸附劑能夠接連運(yùn)用大概二十次，并且在反復(fù)利用該些吸附劑的過程當(dāng)中，可以達(dá)到很好的吸附效果，進(jìn)而使得揮發(fā)性有機(jī)廢氣獲得徹底的治理。

2.2　活性炭吸附-催化燃燒治理技術(shù)

伴隨著時(shí)代的不斷發(fā)展創(chuàng)新，活性炭吸附-催化燃燒技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生，相較于傳統(tǒng)的碳吸附技術(shù)，其具備的吸附能力更強(qiáng)?；钚蕴坷w維治理技術(shù)的工作原理為先使用活性炭對VOCs進(jìn)行吸附與濃縮，活性炭的吸附達(dá)到一個(gè)飽和的狀態(tài)時(shí)應(yīng)當(dāng)將催化燃燒相關(guān)設(shè)備進(jìn)行啟動，同時(shí)運(yùn)用熱空氣局部加熱活性炭吸附床，從吸附床中吸出的較高濃度的廢氣就能夠在催化反應(yīng)床當(dāng)中發(fā)生相應(yīng)的氧化反應(yīng)，進(jìn)而達(dá)到去除揮發(fā)性有機(jī)廢氣的目標(biāo)。當(dāng)活性炭的再生次數(shù)達(dá)到一定數(shù)量之后，活性炭的吸附能力會發(fā)生明顯的降低。活性炭纖維治理技術(shù)是當(dāng)今處理VOCs當(dāng)中運(yùn)用得最多的辦法，對苯類廢氣具備較好的吸附能力，但是對烴類廢氣的吸附能力相對而言較差。然而，該種技術(shù)的運(yùn)行成本相對比較高，倘若環(huán)境的濕度較大，活性炭吸附-催化燃燒技術(shù)則不適用。

2.3　光催化氧化技術(shù)

在眾多揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)當(dāng)中的光催化氧化技術(shù)指的是在一定波長光照下，運(yùn)用催化劑當(dāng)中光催化這一性質(zhì)，將“電子-空穴”（高能粒子）對激發(fā)出來，“電子-空穴”對和氧、水產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生具備強(qiáng)氧化能力的自由基活性物質(zhì)，將有機(jī)物氧轉(zhuǎn)化為水與二氧化碳。Albericial發(fā)現(xiàn)的納米TiO2具備吸附能力強(qiáng)、無毒、較高的紫外線吸收率、來源寬廣、抗光腐蝕性、價(jià)格較為低廉、高催化活性、化學(xué)穩(wěn)定性較高等優(yōu)點(diǎn)。納米TiO2可以在常溫常壓下將空氣直接當(dāng)作氧化劑，進(jìn)而能夠使各種有害氣體分解為對環(huán)境無害的氣體，避免了二次污染的發(fā)生，在紫外線輻射這一條件下即可發(fā)生反應(yīng)，且反應(yīng)的速度較快，反應(yīng)的時(shí)間僅僅幾小時(shí)甚至于幾分鐘，所以，光催化氧化技術(shù)是一種及其便利的凈化技術(shù)。

2.4　生物治理技術(shù)

在揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理技術(shù)當(dāng)中的生物治理技術(shù)是一個(gè)全新的治理辦法，該種治理技術(shù)主要原理在于以生物治理技術(shù)的發(fā)展過程作為依據(jù)，利用降解微生物的全過程，有效自理揮發(fā)性有機(jī)廢氣，使其轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水等無機(jī)物產(chǎn)物，從而達(dá)到有效治理VOCs的效果。然而，因?yàn)樵摲N治理技術(shù)治理揮發(fā)性有機(jī)廢氣的過程相對較為復(fù)雜，在運(yùn)用生物治理技術(shù)對VOCs進(jìn)行處理的過程中，難以確保VOCs在氣相當(dāng)中不會產(chǎn)生對環(huán)境有害的物質(zhì)，從而影響到生物治理技術(shù)對揮發(fā)性有機(jī)廢氣的處理效果，所以，在實(shí)際的運(yùn)用當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)對液化氣態(tài)污染物這一環(huán)節(jié)進(jìn)行嚴(yán)格的注重，揮發(fā)性有機(jī)廢氣液化之后，需經(jīng)過各污染物的生物吸附、新陳代謝、降解的液化全過程。然而，目前該種治理方式還沒有形成一個(gè)較為完善的理論，在實(shí)際的運(yùn)用當(dāng)中還沒有找到適合的辦法，所以，要運(yùn)用生物技術(shù)對揮發(fā)性有機(jī)廢氣進(jìn)行有效治理，仍需更多的科技人員的努力，對VOCs進(jìn)行進(jìn)一步的探究。

3　結(jié)束語

總之，由于揮發(fā)性有機(jī)廢氣的種類多種多樣，各有各的特點(diǎn)，同時(shí)揮發(fā)性的有機(jī)廢氣的排放情形也存在著差異。因此，在治理揮發(fā)性的有機(jī)廢氣的過程當(dāng)中，應(yīng)當(dāng)對揮發(fā)性有機(jī)廢氣得使用范圍與治理技術(shù)有一個(gè)較為詳細(xì)的了解，進(jìn)而確保揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理更為有效。