低濃度VOCs廢氣處理技術(shù)及其應(yīng)用探究

6/6低濃度VOCs廢氣處理技術(shù)及其應(yīng)用探究VOCs是一類疏水及長久性有機(jī)污染物，大多具有致癌、致畸、致突變性，對環(huán)境具有潛在危害，多種VOCs已被國家環(huán)保局列為優(yōu)先掌握和優(yōu)先監(jiān)測的污染物，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)的進(jìn)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內(nèi)外討論的熱點(diǎn)之一。

1我國VOCs排放現(xiàn)狀

由于VOCs的排放狀況比較簡單，在我國當(dāng)前的污染檢查和統(tǒng)計中，并沒有將其列入檢查范圍。在常規(guī)檢測中，也沒有將其收入檢測名目。這導(dǎo)致目前為止，我們國內(nèi)仍舊沒有有效的VOCs監(jiān)測機(jī)制，對其排放狀況和排放來源的統(tǒng)計缺乏數(shù)據(jù)，以至于我們只能通過估算來進(jìn)行VOCs排放狀況統(tǒng)計。

清華高校和同濟(jì)高校等高校的科研人員曾經(jīng)對人為排放源進(jìn)行過估算，結(jié)果表明在全部人為排放中，工業(yè)排放占據(jù)第一，達(dá)到了54.5%，其中，又分為四個部分，其各個部分的VOC排放狀況如圖1所示。

2低濃度VOCs廢氣處理技術(shù)

2.1蓄熱式焚燒技術(shù)

蓄熱式焚燒設(shè)備的形式常見有二室和三室結(jié)構(gòu)，處理大風(fēng)量時也可以設(shè)計成五室七室等結(jié)構(gòu)。以三室結(jié)構(gòu)為例：低濃度VOCs先通過已經(jīng)蓄熱的第一蓄熱槽吸熱，在燃燒室中焚化后再經(jīng)過其次蓄熱槽放熱加熱蓄熱槽。

此外，第三蓄熱槽同時以小風(fēng)量風(fēng)機(jī)將風(fēng)管與蓄熱槽內(nèi)殘VOC氣體吹入燃燒室內(nèi)燃燒裂解,吹掃風(fēng)量依爐膛溫度進(jìn)行調(diào)整，可避開吹掃風(fēng)量過大造成爐膛溫度大幅降低，造成能源鋪張。三槽切換依序?yàn)檫M(jìn)氣→吹除→排氣→進(jìn)氣之挨次進(jìn)行。

整個進(jìn)排氣室間的切換是以提升閥切換進(jìn)行批次操作。燃燒室通常保持在800-850℃并達(dá)某一段滯留時間去氧化有機(jī)廢氣。燃燒室與蓄熱室是一高效率燃燒設(shè)備，VOC破壞去除效率一般能達(dá)到99.9%以上。

同時該設(shè)備一般設(shè)置緊急排放風(fēng)門，防止?fàn)t膛超溫?fù)p壞蓄熱材。RTO爐采納的是微正壓設(shè)計，當(dāng)爐膛壓力超過預(yù)設(shè)壓力時，為防止回火或發(fā)生爆炸危急，緊急風(fēng)門也會打開。同時，為防止閥門超溫?fù)p傷，閥門設(shè)有空氣降溫管線；為保證煙氣溫度，緊急排放閥門后設(shè)有噴槍給煙氣降溫。

燃燒器安裝于中間燃燒室上，有合適的自然?氣燃料串組件，含入口過濾網(wǎng)的助燃風(fēng)機(jī)與平安掌握。燒嘴結(jié)構(gòu)搭配陶瓷內(nèi)襯，需周邊填實(shí)。燒嘴結(jié)構(gòu)并配備有目視鏡以清晰地觀看主火火焰，以利于燃料氣和空氣的配比調(diào)整。并搭配火檢檢查火焰狀態(tài)。

2.2光催化氧化技術(shù)

光催化氧化技術(shù)指的是通過光的作用而形成化學(xué)反應(yīng)，讓揮發(fā)性有機(jī)廢氣包含的有害物質(zhì)向無害化合物進(jìn)行不斷轉(zhuǎn)化，讓揮發(fā)性有機(jī)廢氣自身污染性大大降低。起初，光催化氧化技術(shù)主要在處理廢水的方面應(yīng)用，后來漸漸開頭應(yīng)用處處理廢氣。

現(xiàn)階段國內(nèi)外的大量專家學(xué)者都對應(yīng)用光催化氧化技術(shù)的應(yīng)用綻開了大量討論，其討論結(jié)果表明:若催化劑的選擇合理，應(yīng)用光催化氧化技術(shù)可以讓揮發(fā)性有機(jī)廢氣去除污染物的比率高達(dá)50%-70%，具有明顯的處理效果。

應(yīng)用光催化氧化技術(shù)時，特定波長的光照條件下，可借助催化劑具備的光催化性，讓表面揮發(fā)性有機(jī)化合物進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，然后使有機(jī)物最終氧化成為H2O、CO2與無機(jī)小分子物質(zhì)。

通過UV紫外線的光束對揮發(fā)性有機(jī)廢氣進(jìn)行照耀，將其中的二甲苯、甲苯、苯等分子鏈結(jié)構(gòu)進(jìn)行裂解，讓高分子化合物的分子鏈經(jīng)過紫外線高能光束的照耀，向低分子的化合物進(jìn)行轉(zhuǎn)變與裂解，比如H2O與CO2等。

同時，該光束還能將空氣氧分子有效分解成游離氧，游離氧自身正負(fù)電子不具有平衡性，和氧分子相互結(jié)合后會有臭氧形成。由于臭氧自身氧化作用較強(qiáng)，因此，能夠充分清除低濃度的揮發(fā)性有機(jī)廢氣。

根據(jù)揮發(fā)性有機(jī)廢氣濃度高度與風(fēng)量大小，光催化氧化過程中為了讓設(shè)備的使用壽命、處理效果得到保證，需要進(jìn)行廢氣源預(yù)處理的工作，將酸性的氣體預(yù)處理后方可讓其進(jìn)入到凈化設(shè)備中。酸性氣體能夠很好地溶于水中，因此，預(yù)處理的工藝應(yīng)采納弱堿性水洗裝置。

2.3低溫等離子體催化技術(shù)

不同于傳統(tǒng)的活性炭吸附等方式，該技術(shù)利用等離子體與催化手段的結(jié)合，能夠完成很多傳統(tǒng)方式難以解決的問題。將等離子體運(yùn)用于低濃度VOCs廢氣排放處理始于20世紀(jì)80年月，那時候只是將等離子體技術(shù)進(jìn)行單一使用，雖然也起到了肯定的凈化效果，但是效率比較低，而且成本也高。

在后續(xù)應(yīng)用中，人們發(fā)覺將催化技術(shù)與等離子體技術(shù)相結(jié)合，能夠在凈化低濃度VOCs廢氣排放物時產(chǎn)生極高的效用，由此形成了現(xiàn)在使用的低溫等離子體催化技術(shù)。其不僅克服了高能耗的問題，還能夠節(jié)約大量的時間，擁有較高的凈化效率。

2.4生物處理技術(shù)

與上述的廢氣處理技術(shù)相比，生物處理技術(shù)是一種無污染、無害的有機(jī)廢氣處理方式。該技術(shù)是通過微生物的生理過程來處理廢氣的，即將有機(jī)廢氣中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水等簡潔無機(jī)物。

通常狀況下，生物處理技術(shù)主要包括以下幾個步驟：其一，低濃度VOCs廢氣中的有機(jī)污染物與水接觸并發(fā)生反應(yīng)，快速溶解于水中；其二，在液膜中溶解的有機(jī)物，當(dāng)液態(tài)濃度較低時，會向生物膜進(jìn)行集中，進(jìn)而被附著在生物膜上的微生物汲??；其三，微生物汲取有機(jī)廢氣后，經(jīng)過自身的生理代謝，轉(zhuǎn)化為對環(huán)境無害的化合物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢氣的降解。

3低濃度VOCs廢氣處理工程技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)展

第一，利用生物分子轉(zhuǎn)換。通過充分利用生物分子的轉(zhuǎn)換過程使得VOCs廢氣能夠獲得更高效的處理，同時將內(nèi)部中大量有害的物質(zhì)氣體轉(zhuǎn)化成可二次利用的成分然后通常重新組織的方式，這種治理技術(shù)在當(dāng)前的進(jìn)展中，適用性特別廣泛，相比上述技術(shù)由于需要投入大量的運(yùn)營成本相比，其運(yùn)營成本較低，系統(tǒng)整體的運(yùn)行特征特別便捷，能夠適應(yīng)不同類型VOCs廢氣的治理工程中，針對可以促進(jìn)有害物質(zhì)在進(jìn)行二次利用的優(yōu)勢，在當(dāng)前的進(jìn)展背景中，完全符合綠色環(huán)保的理念，因此，市場的推廣價值較高。

其次提取并分別有害物質(zhì)治理。提取并分別有害物質(zhì)治理指的是提取并分別低濃度VOCs廢氣中的有害物質(zhì)，并回收剩余氣體中的有用成分，削減有害廢氣對環(huán)境造成的污染，這項技術(shù)投入的資金比較多，適用于大范圍的工業(yè)區(qū)。隨著現(xiàn)代化社會的進(jìn)展，科學(xué)技術(shù)水平得到了很大提升，這項技術(shù)將有更加寬闊的適用范圍。

第三，光解技術(shù)。光分解技術(shù)實(shí)行新型低濃度VOCs廢氣治理方案，利用光的分解作用協(xié)同催化共同對廢氣進(jìn)行處理。

半導(dǎo)體材料為常見的催化劑，具有較強(qiáng)的催化力量，并且無需花費(fèi)較高成本，具有平安牢靠的優(yōu)點(diǎn)，對多種行業(yè)較為適用。現(xiàn)階段科學(xué)家對新一代催化劑材料進(jìn)行討論，科學(xué)技術(shù)在不斷進(jìn)展過程中，納米材料進(jìn)入人們眼簾。

納米材料也是催化劑討論的主要方向，該材料比半導(dǎo)體材料更加優(yōu)質(zhì)，能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)保的目標(biāo)，為將來光分解治理低濃度VOCs廢氣的最佳催化劑，是低濃度VOCs廢氣治理的跨越性進(jìn)步。

4結(jié)束語

VOCs是有機(jī)化合物，具有揮發(fā)性質(zhì)的物體的一種總稱。VOCs經(jīng)常作為一種有機(jī)溶劑使用在工業(yè)生產(chǎn)的過程中，由于其具備的揮發(fā)性能，在生產(chǎn)過程使用中對環(huán)境造成巨大的污染，對人體造成危害。討論低濃度