揮發(fā)性有機(jī)物廢氣處理技術(shù)進(jìn)展與前瞻

王雄科

武漢市環(huán)境保護(hù)科學(xué)研究院 湖北 武漢 430000

引言

大部分的揮發(fā)性有機(jī)物都具有很強(qiáng)的毒性,對(duì)人體傷害性極大,甚至有致癌的可能性?，F(xiàn)階段,研究揮發(fā)性有機(jī)物的中外專業(yè)人員都在不斷創(chuàng)新治理污染技術(shù),并取得了極大進(jìn)展。

1 概述

揮發(fā)性有機(jī)化合物,簡(jiǎn)稱VOC,是石油、化工、制藥、印刷、噴漆等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程和機(jī)動(dòng)車輛排放的常見的污染物之一。VOCs是一類疏水及持久性有機(jī)污染物,大多具有致癌、致畸、致突變性,對(duì)環(huán)境具有潛在危害,多種VOCs已被國(guó)家環(huán)保局列為優(yōu)先控制和優(yōu)先監(jiān)測(cè)的污染物,如鹵代烷烴、氯烯烴、氯芳烴、芳烴及其氧化物和氮化物等。隨著化工行業(yè)的發(fā)展,VOCs排放量與日俱增,具有范圍廣、排放量大等特點(diǎn),其處理已成為目前國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)之一,相關(guān)環(huán)境立法也日趨嚴(yán)格。有機(jī)廢氣的處理技術(shù)基本可分為兩大類:一類為回收技術(shù),通常用于治理較高濃度有機(jī)廢氣,常用的措施有:吸附、冷凝以及吸收等；另外為銷毀技術(shù),常用措施有:燃燒、生物凈化和催化氧化等。在有機(jī)廢氣回收處理技術(shù)中,吸收法在多數(shù)情況下需要再生吸收液,否則會(huì)造成二次污染。冷凝法只適用高濃度有機(jī)廢氣的預(yù)處理,如果要將有害物質(zhì)濃度降低到較低水平,所需費(fèi)用昂貴。吸附法存在吸附劑再生問(wèn)題,工業(yè)上吸附法多與其它技術(shù)組合使用時(shí)才具有經(jīng)濟(jì)可行性。

2 揮發(fā)性有機(jī)廢氣的處理技術(shù)

2.1 吸附法 通常情況下,吸附技術(shù)是指從多種混合物中,選擇具有吸附能力的吸附劑,吸收有機(jī)污染物中相應(yīng)成分,吸附劑類型以多孔結(jié)構(gòu)固體為主,如活性炭等。在選擇和使用吸附劑時(shí),應(yīng)該考慮揮發(fā)性有機(jī)廢氣自身性質(zhì),不同污染物的性質(zhì)對(duì)吸附劑的使用有著很大的影響,嚴(yán)重時(shí)會(huì)大大降低吸附效果,另外,物理性質(zhì)、耐高溫情況、空氣阻力情況等,都是選擇吸附劑時(shí)所需要考慮的重要因素,選擇合適的吸附劑類型,才能大大提高吸附能力和效果。

2.2 冷凝技術(shù)方法 冷凝技術(shù)主要應(yīng)用在低溫度、高濃度的小氣體量的操作過(guò)程中,但其不適用于低濃度揮發(fā)性有機(jī)化合物的處理。該技術(shù)可減輕揮發(fā)性有機(jī)化合物居高不下的有機(jī)負(fù)荷,也可更有效地進(jìn)行有機(jī)物的回收與利用,常將其用在其他凈化高濃度VOCs之前的預(yù)處理。冷凝技術(shù)主要是通過(guò)科學(xué)的方法使氣體溫度逐漸下降,使揮發(fā)性有機(jī)化合物所產(chǎn)生的氣體達(dá)到飽和狀態(tài)之后,依據(jù)揮發(fā)性有機(jī)化合物的化學(xué)性質(zhì),由氣體轉(zhuǎn)化成為液體得以凈化,達(dá)到回收目的。一般情況下,此項(xiàng)技術(shù)運(yùn)用在一級(jí)處理當(dāng)中。

2.3 燃燒法 對(duì)于濃度較低的揮發(fā)性有機(jī)廢氣而言,燃燒技術(shù)最具有實(shí)效性,這種方法操作流程簡(jiǎn)便,同時(shí)去除效率較高。近幾年來(lái),有關(guān)學(xué)者對(duì)這項(xiàng)技術(shù)不斷進(jìn)行深層次研究,根據(jù)燃燒技術(shù)的不同,將其分為了直接燃燒法、熱力燃燒法、催化燃燒法三種類型。(1)直接燃燒法是指不添加任何的物質(zhì),直接對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣進(jìn)行燃燒,一般情況下,燃燒的溫度需要控制在1000℃左右。盡管這種操作方法較為簡(jiǎn)單,但卻容易產(chǎn)生二次污染物,對(duì)環(huán)境造成一定的破壞和影響。(2)熱力燃燒法則需要以一些助燃物質(zhì)作為輔助,這種處理方式具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì):其一,燃燒溫度相對(duì)較低,只需要控制在850℃左右,就能有效處理?yè)]發(fā)性有機(jī)廢氣。其二,燃燒產(chǎn)生的廢氣能夠作為助燃物質(zhì),極大的節(jié)省了助燃物質(zhì)所需的開支。(3)催化燃燒法是一種無(wú)火焰燃燒方式,與其他燃燒方法相比具有很多優(yōu)點(diǎn),不需要使用火焰進(jìn)行燃燒,安全性較高,同時(shí)也存在著一些缺陷,如使用的催化劑中含有稀有的金屬成分,價(jià)格相對(duì)較高。

3 揮發(fā)性有機(jī)物廢氣處理技術(shù)展望

由于很多揮發(fā)性有機(jī)廢氣的組成復(fù)雜,僅僅采用單一的處理方法難以有效保證排放達(dá)標(biāo),并且單一的處理方法經(jīng)濟(jì)性較差。在這種情況下我們必須結(jié)合各種處理工藝的優(yōu)勢(shì),將多種處理工藝進(jìn)行組合,保證多揮發(fā)性有機(jī)廢氣有效治理。針對(duì)噴漆行業(yè)產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)廢氣,其具有廢氣成分單一、濃度低、風(fēng)量大等特點(diǎn),僅僅采用吸附法或燃燒法單一工藝會(huì)使用大量的吸附材料或能源,非常不經(jīng)濟(jì)。但是我們可以首先通過(guò)沸石轉(zhuǎn)輪或活性炭吸附將廢氣進(jìn)行吸附處理,處理后的廢氣可以直接達(dá)標(biāo)排空排放,吸附飽和后的沸石轉(zhuǎn)輪或活性炭采用熱風(fēng)進(jìn)行脫附,熱風(fēng)脫附后的廢氣可以送入蓄熱式催化燃燒設(shè)備(RCO)或蓄熱式燃燒設(shè)備(RTO)進(jìn)行處理,實(shí)現(xiàn)吸附材料的再生。在脫附處理過(guò)程中我們可以有效控制脫附后廢氣的濃度,保證滿足燃燒法的能量需求,從而可以不補(bǔ)充或少補(bǔ)充燃料使廢氣得到凈化,同時(shí)脫附后的吸附材料可以重復(fù)利用,避免吸附材料的浪費(fèi)。針對(duì)一些飽和蒸汽壓較低的揮發(fā)性有機(jī)物如二氯甲烷,利用冷凝法進(jìn)行回收,需要較低的冷凝溫度,能量消耗巨大,在治理這些有機(jī)物時(shí)我們可以采用吸附+冷凝的處理工藝進(jìn)行處理,首先利用吸附材料將二氯甲烷等有機(jī)廢氣吸附到吸附材料上,然后利用蒸汽對(duì)吸附材料進(jìn)行脫附,蒸汽脫附后的混合氣體送入冷凝器中進(jìn)行冷凝,有機(jī)物會(huì)聯(lián)同蒸汽在較高的溫度下冷凝下來(lái),從而有效實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的回收,降低能源消耗。針對(duì)一些水溶性和水不溶性揮發(fā)性有機(jī)廢氣的混合氣體,我們可以首先利用水對(duì)水溶性的有機(jī)廢氣進(jìn)行吸收以降低廢氣的濃度,再利用吸附法或燃燒法等其他方法進(jìn)行處理,降低后續(xù)處理工藝的處理負(fù)荷。

結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上分析能夠看到,揮發(fā)性有機(jī)廢氣的種類較多、性質(zhì)各異,處理不當(dāng)不僅會(huì)危害人身健康,更會(huì)影響我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展。因此相關(guān)部門必須要提高重視力度,結(jié)合揮發(fā)性有機(jī)廢氣的性質(zhì)采取最科學(xué)有效的處理方法,只有這樣才能保障處理質(zhì)量。