工業(yè)源 VOCs 末端治理技術(shù)淺析
在我國工業(yè)生產(chǎn)過程中會產(chǎn)生大量的 V O C s,對大氣環(huán)境造成嚴(yán)重的污染,因此為了改善大氣環(huán)境,需要通過有效的治理技術(shù),對工業(yè)源 VOCs 進(jìn)行處理,降低對環(huán)境的污染?;诖藶楸疚膶I(yè)源 VOCs 末端治理技術(shù)進(jìn)行了分析,并展望了源 VOCs 減排的發(fā)展。
VOCs 污染防治技術(shù)主要由兩個方向,一方面是加強(qiáng)源頭的管控,另一方面是加強(qiáng)末端治理。其中,源頭控制復(fù)雜,需要涉及到原材料、設(shè)備以及工藝等各方面,而且不同行業(yè)間難以進(jìn)行比較,相對而言末端治理的技術(shù)種類是比較規(guī)定的,可以實現(xiàn)各行業(yè)之間的對比,因此本文從末端治理技術(shù)方面,對工業(yè)源 VOCs 治理技術(shù)進(jìn)行了研究 。
2 工業(yè)源末端治理技術(shù)概述
2.1 吸附法
吸附法是利用固態(tài)吸附材料來吸附廢氣中的 VOCs,從而實現(xiàn) VOCs的分離,常用的吸附材料包括活性炭、分子篩、吸附樹脂和硅膠等。吸附法在常溫下就可以運行,而且運行費用和初期投資都比較低,工藝也比較成熟,處理效率也比較高,可以達(dá)到 90% 以上,同時所需要的能耗也比較低,這種方法適合應(yīng)用于低濃度的廢氣凈化,也可以用于含有顆粒物的廢氣的預(yù)處理,同時也可以實現(xiàn)有機(jī)溶劑的回收。這種方法的缺點也比較明顯,就是吸附劑飽和以后就不能夠起到作用,需要及時的進(jìn)行吸附劑的更換,此外脫吸附也比較困難,還可能導(dǎo)致二次污染問題。
2.2 吸收法
吸收法是通過不揮發(fā)或者是低揮發(fā)的液體來吸附廢氣中的 VOCs,從而達(dá)到處理 VOCs 的目的。這種方法也是在常溫下運行的,初期投資的費用比較低,但是運行費用相對于吸附法要高一些,工藝也比較成熟,處理效率也比較高,可以達(dá)到 90% 以上,在中、低濃度的廢氣處理過程中可以取得比較好的效果。缺點和吸附法類似,需要頻繁更換吸收劑,也有一定的造成二次污染的風(fēng)險。
2.3 生物法
生物法的核心是利用微生物來降解廢氣中的 VOCs,其主要工藝時設(shè)置一個潮濕、多孔生物濾床,并使其表面附著大量的微生物,使廢氣通過生物濾床,并確保其保留足夠長的時間,從而使濾床上的微生物來降解 VOCs,生成 CO2和無機(jī)物。這種方法也使在常溫下進(jìn)行的,初期投資、運行費用都比較低,能耗也不比較低,適合應(yīng)用于低濃度和易于生物降解的廢氣處理,缺點是生物濾床需要占據(jù)比較大的面積,同時降解的速率比較低,也有一定的造成二次污染的風(fēng)險。
2.4 低溫等離子體法
這種方法的原理是,利用高能高活性的離子和 VOCs 分子進(jìn)行碰撞,從而破壞 VOCs 分子的結(jié)構(gòu),引發(fā)其發(fā)生一系列自由基反應(yīng),最終將其降解為 CO2 和 H2O。這種方法能耗比較低,而且不容易受到顆粒物的干擾,在低溶度或者是成分單一廢氣處理方面有著比較好的效果,但是其需要較高的初期投資,運行費用也不低,而且其技術(shù)也還不成熟[4]。
2.5 熱力燃燒法
熱力燃燒法是指在高溫條件下,使廢氣中的 V O C s 完全燃燒,使之分解成為 C O2 和 H2O,該方法需要高溫,溫度需要控制在 540℃~ 820℃之間。這種處理方法適合于處理中、高濃度的廢氣,該方法的優(yōu)點在于工藝是比較成熟的,而且應(yīng)用范圍比較廣泛,處理效率可以達(dá)到 95% 以上,缺點在于能耗較高,而且在應(yīng)用該工藝時還可能會生成二噁英,具有安全風(fēng)險 。
2.6 催化燃燒
這種方法是在催化劑的作用下,降低有機(jī)物的燃燒溫度,使之在較低溫度下實現(xiàn)燃燒,分解成為 C O2 和 H2O。
這種工藝適用于廢氣組分比較簡單的中、高濃度連續(xù)廢氣的凈化工作中。這種方法優(yōu)點在于工藝比較成熟,處理效果好,缺點是需要較高的初期投資和運行費用,而且不能夠處理成分較為復(fù)雜的廢氣。此外,催化劑可能會導(dǎo)致中毒,燃燒還可能會產(chǎn)生二噁英。
2.7 光催化法
在紫外線的照射下利用光催化劑氧化吸附在催化劑表面的 V O C s 了,在催化劑選擇方面,主要應(yīng)用的是 T i O2,這是因為其既具有良好的催化活性,紫外線吸收率也比較高。這種方法在常溫下降就可以使用,在低、中濃度的連續(xù)廢氣處理過程中有著比較重要的應(yīng)用。此處理方法的前期投資不高,但是需要較高的運行費用,主要的優(yōu)勢是具有較高的處理效率,理論上可以將污染物徹底處理為 C O2和 H2O;缺點是其只能夠處理特定類型的污染物,同時有可能出現(xiàn)催化劑中毒、二次污染等問題 。
2.8 膜分離法
膜分離法利用了高分子膜選擇性透過的特點,通過給與一定的壓力,來使廢氣中的有機(jī)物被分離出來。這種方法在常溫下就能夠應(yīng)用,初期投資和運行費用都比較低,在高濃度、小流量的廢氣處理中有著比較好的效果。這種工藝處理除經(jīng)濟(jì)性好之外,能耗比較低,工藝也比較簡單,缺點是在于選擇對有機(jī)物滲透性好的聚合物復(fù)合膜比較困難。
2.9 冷凝法
冷凝法的原理是,利用 V O C s 在不同溫度下,飽和蒸氣壓是不同的這一特點,通過利用加壓或者是降低溫度等方式,使廢氣中的氣態(tài)污染物冷凝出來。這種方法在常溫或者是低溫下就能夠使用,能夠處理高濃度、低氣量的廢氣,對于沸點在 60℃左右的 V O C s,這種方法的處理效率可以達(dá)到 80% ~ 90%。該工藝初期投資不高,運行費用比較低,優(yōu)點在于工藝非常成熟、簡單,同時可以實現(xiàn)溶劑的回收利用;缺點在于對于設(shè)備有這般比較高的要求,而且在經(jīng)過冷凝處理之后,尾氣中還有一定濃度的 V O C s,因此還需要對尾氣進(jìn)行二次處理 。