揮發(fā)性有機(jī)物污染治理技術(shù)進(jìn)展

1、1,揮發(fā)性有機(jī)物污染治理技術(shù)進(jìn)展,概念定義,揮發(fā)性有機(jī)物 VOC=Volatile Organic Compounds 中文：揮發(fā)性有機(jī)物，是指常溫狀態(tài)下容易揮發(fā)的有機(jī)化合物 多樣的VOCs定義,2,含VOCs產(chǎn)品,3,常見(jiàn)VOCs治理技術(shù),溶劑吸收法(物理吸收/化學(xué)吸附) 吸附法(界面吸附作用) 熱破壞法(燃燒反應(yīng)) 生物法(生物降解作用) 低溫等離子體技術(shù)(氧化反應(yīng)) 微波催化氧化技術(shù)(氧化反應(yīng)) 半導(dǎo)體光催化技術(shù)(氧化反應(yīng)) 臭氧分解法(氧化反應(yīng)),4,溶劑吸收法,溶劑吸收法采用低揮發(fā)或不揮發(fā)性溶劑對(duì)VOCs 進(jìn)行吸收，在利用VOCs 分子和吸收劑物理性質(zhì)的差異進(jìn)行分離。吸收效果主要取決

2、于吸收劑的吸收性能和吸收設(shè)備的結(jié)構(gòu)特征。在環(huán)境工程中，吸收法是控制大氣污染的重要手段之一。該方法是以液體溶劑作為吸收劑，使廢氣中的有害成分被液體吸收，從而達(dá)到凈化的! 其吸收過(guò)程是氣相和液相之間進(jìn)行氣體分子擴(kuò)散或者是湍流擴(kuò)散進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)移。由于吸收法治理氣態(tài)污染物技術(shù)成熟，設(shè)計(jì)及操作經(jīng)驗(yàn)豐富，適用性強(qiáng)，對(duì)處理大風(fēng)量、常溫、低濃度有機(jī)廢氣比較有效且費(fèi)用低，而且能將污染物轉(zhuǎn)化為有用產(chǎn)品，不足在于吸收劑后處理投資大，對(duì)有機(jī)成分選擇性大，易出現(xiàn)二次污染。影響吸收效率的因素主要有:有機(jī)物在吸收劑，卜的溶解度;有機(jī)廢氣的濃度;吸收器的結(jié)構(gòu)形式，如填料塔、噴淋塔;液氣比、溫度等操作參數(shù)。,5,東洋紡織株式會(huì)社

3、,6,東洋紡織株式會(huì)社,7,鳥巢式溶劑回收裝置,該裝置的主要特征: 1)采用活性碳纖維吸付方式。 2)吸附回收率可以達(dá)到99%以上。 3)吸付后的排氣可以達(dá)到5ppm以下。 4)根據(jù)溶劑種類配備專用活性碳纖維。 5)該設(shè)備在中國(guó)軟包裝行業(yè), 電池膜制造行業(yè)已發(fā)揮效益。 6)設(shè)備24時(shí)間使用時(shí)約1年多就可收回投資成本。,8,吸附法,在處理有機(jī)廢氣的方法中，吸附法也是控制大氣污染的重要手段之一，被廣泛應(yīng)用于低濃度、高通量的VOCs處理。吸附法是利用某些具有吸附能力的物質(zhì)如活性炭、硅膠、沸石分子篩、活性縱化鋁等吸附有害成分而達(dá)到消除有害污染的目的。與其他方法相比，其優(yōu)點(diǎn)是去除效率高、能耗低、工藝成熟

4、、脫附后溶劑可回收等;其主要缺點(diǎn)是設(shè)備龐大，流程復(fù)雜，投資后運(yùn)行費(fèi)用較高住有二次污染產(chǎn)生，當(dāng)廢氣中有膠粒物質(zhì)或其他雜質(zhì)時(shí)，吸附劑易中毒。其吸附效果主要取決于吸附劑性質(zhì)、氣相污染物種和吸附系統(tǒng)工藝條件(如操作溫度、濕度、壓力等因素)。目前活性炭是應(yīng)用最廣的吸附劑,9,東莞市長(zhǎng)禾環(huán)?？萍加邢薰?10,吸附-脫附-催化燃燒工藝,吸附工藝：適合低濃度情況，需要提供能量進(jìn)行脫附再生，脫附出來(lái)的高濃度污染物需要進(jìn)行再處理。 燃燒工藝：適合高濃度情況，合適的設(shè)計(jì)工藝可以在只需要補(bǔ)充少量能源情況下維持燃燒，并且可以產(chǎn)生富裕能量，可以徹底分解污染物，催化燃燒的運(yùn)行費(fèi)用更低。,熱破壞法,熱破壞法是目前應(yīng)用比較廣

5、泛也是研究較多的VOCs處理方法，可以分為直接燃燒法、催化燃燒法和濃縮燃燒法。其破壞機(jī)理是氧化、熱裂解和熱分解，從而達(dá)到治理VOCs的日的。適合小風(fēng)址,高濃度，連續(xù)排放的場(chǎng)合。其優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少，操作方便，占地而積少，可以回收利用熱能，凈化徹底;催化燃燒，起燃溫度低;其缺點(diǎn)是有燃燒爆炸危險(xiǎn)，熱力燃燒需消耗燃料，不能回收溶劑，催化燃燒的催化劑成本高.還存在中毒和壽命問(wèn)題。,11,源晟環(huán)境科技有限公司,12,蓄熱式焚化處理設(shè)備 RTO,13,電漿觸媒臭氧凈化設(shè)備SD-濕式,14,利用高能量電脈波沖擊氧分子，使氧分子中連接鍵斷裂而游離 成氧原子，氧原子再和氧分子結(jié)合形成臭氧分子。廢氣多屬于高水

6、溶 性的成分，對(duì)於廢氣中有機(jī)溶劑(VOC)與異臭味，利用洗滌法將成份由 氣相轉(zhuǎn)化成液相，讓臭氧與污染物直接反應(yīng)，在反應(yīng)槽內(nèi)停留一定時(shí)間，使污染物與臭氧進(jìn)行氧化，分 解成CO2、水或無(wú)害物。臭氧不但非常有效地可去除水中與空氣中的有機(jī)物質(zhì)，最重要的是，它不會(huì)和這些有機(jī)物質(zhì)起綜合反應(yīng)，同時(shí)具有不殘留、不會(huì)造成環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)，且會(huì)自動(dòng)回復(fù)成氧氣不殘留。,15,觸媒式焚化處理設(shè)備 CTO,16,觸媒式焚化處理設(shè)備是一種由觸媒與空氣接觸，使廢氣中的可燃性物質(zhì)產(chǎn)生氧化反應(yīng)，無(wú)臭無(wú)害。相對(duì)于將可燃物質(zhì)加熱到著火點(diǎn)（700800）來(lái)產(chǎn)生氧化反應(yīng)的直接燃燒式 ，觸媒式焚化處理設(shè)備可以在起火點(diǎn)以下的低溫狀態(tài)（250

7、350）下產(chǎn)生氧化反應(yīng)，因 此預(yù)熱的燃料費(fèi)只需直接燃燒式的三分之一。另外觸媒式焚化處理設(shè)備內(nèi)建有熱交換器，可以節(jié)省燃料費(fèi)。,生物法,17,生物法是利用微生物的新陳代謝過(guò)程對(duì)多種有機(jī)物和某些無(wú)機(jī)物進(jìn)行生物降解，生成CO2和H2O，進(jìn)而有效去除工業(yè)廢氣中的污染物質(zhì)。生物法具有設(shè)備簡(jiǎn)單，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低，無(wú)二次污染等優(yōu)點(diǎn)，但對(duì)成分復(fù)雜的廢氣或難以降解的VOC，去除效果較差。體積大和停留時(shí)間長(zhǎng)是生物法的主要問(wèn)題。 有機(jī)廢氣的生物處理工藝流程圖,生物法原理,生化法處理有機(jī)廢氣的機(jī)理至今仍然沒(méi)有統(tǒng)一的理論，普遍接受傳統(tǒng)的基于氣體吸收雙膜理論荷蘭學(xué)者提出的吸收一生物膜理論。一般要經(jīng)歷3個(gè)步驟:1)廢氣中的有機(jī)

8、污染物首先同水接觸并溶解于水中(即由氣膜擴(kuò)散進(jìn)人液膜);2)溶解于液膜中的有機(jī)物成分在濃度差的推動(dòng)下進(jìn)一步擴(kuò)散到生物膜，進(jìn)而被其中的微生物捕獲并吸收;3)進(jìn)人微生物體內(nèi)的有機(jī)污染物在其自身的代謝過(guò)程中被作為能源和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)被分解，經(jīng)生物化學(xué)反應(yīng)最終轉(zhuǎn)化成為無(wú)害的化合物,18,生物法處理工藝比較,目前廢氣的生物處理方法主要有以下三種: 生物吸收法 生物過(guò)濾池 生物滴池塔(床) 生物過(guò)濾法是一種目前應(yīng)用較廣泛的廢氣處理法。,19,生物過(guò)濾法,生物濾池是生物過(guò)濾法中研究最早的工藝類型，工藝設(shè)備已基本成熟。生物濾池的發(fā)展大致經(jīng)歷的第1階段是生物濾池，它由布?xì)夤苌细采w土壤構(gòu)成，主要用于去除臭氣，但由于布?xì)?/p>

9、不均勻、布?xì)庀到y(tǒng)易堵塞和濾床易干化等問(wèn)題，造成系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定。第2個(gè)階段是敞開(kāi)式生物濾池，目前得到廣泛應(yīng)用，濾池由混凝土構(gòu)成，建于地面上。由混凝土板或塊構(gòu)成布?xì)庖粸V料支撐系統(tǒng)。濾料一般由堆肥、泥炭、木屑和惰性顆粒等混合而成。混合濾料減輕了濾層的壓實(shí)且布?xì)庑Ч^好.但運(yùn)行一段時(shí)間后，仍然有氣體阻力增加和溝流現(xiàn)象出現(xiàn)。該系統(tǒng)也可用于臭氣脫除。大部分生物濾池的處理效率在90%以上加。臭氣通過(guò)生物活性填料床時(shí)，從氣相轉(zhuǎn)移到附著在坑料床中的徽生物細(xì)胞，進(jìn)被氧化分解。,20,生物過(guò)濾法工藝,臭氣通過(guò)生物活性填料床時(shí)，從氣相轉(zhuǎn)移到附著在坑料床中的微生物細(xì)胞，進(jìn)而被氧化分解。生物濾池處理臭氣的工藝流程如圖所示

10、。,21,生物吸收法,生物洗滌器是生物吸收法的主要設(shè)備，一般由臭氣吸 收和懸浮液再生兩個(gè)階段組成.分別由吸收設(shè)備和再生反應(yīng)器來(lái)完成。工藝如圖所示，臭氣吸收段的工藝過(guò)程為臭氣從吸收設(shè)備底部進(jìn)入，向上流動(dòng)與頂部噴淋向下流動(dòng)的生物懸浮液在填料床中相互接觸，經(jīng)傳質(zhì)過(guò)程進(jìn)入液相，再進(jìn)入微生物細(xì)胞內(nèi)或經(jīng)微生物分泌的胞外腳作用分解，凈化后的氣體從吸收設(shè)備頂部排出，吸收設(shè)備常采用噴淋塔或鼓泡塔。,22,生物滴濾法,在生物吸收法基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，集合了生物過(guò)濾法和生物吸收法優(yōu) 點(diǎn)。滴濾塔所用的填料易于掛膜、不易堵塞、比表面積大。進(jìn)氣方式分為水氣逆向、同向兩種，且廢氣預(yù)先除塵，溫度，PH值條件與生物濾池相近.在生物

11、滴濾塔中存在一個(gè)連續(xù)流動(dòng)的水相.整個(gè)傳質(zhì)過(guò)程涉及氣、液、固3相，通過(guò)回流水可以控制滴濾池水相的PH值，可在回流水中N,P物質(zhì)，為微生物提供營(yíng)養(yǎng)元素。生物滴濾塔的反應(yīng)條件(pH值、濕度等)易于控制，而生物滋池中PH值的控制則主要通過(guò)在裝填料時(shí)加入適當(dāng)?shù)墓腆w緩沖劑來(lái)完成。一旦緩沖劑耗盡，則需更新或再生池料,23,山東派力迪環(huán)保工程公司,24,低溫等離子體技術(shù),低溫等離子體技術(shù)基本原理是在電場(chǎng)的加速作用下，經(jīng)過(guò)電子碰撞過(guò)后的氣體分子,形成了具有高活性的粒子,這些活性粒子就對(duì)VOCs 分子進(jìn)行氧化、降解反應(yīng),從而最終將有毒有害污染物轉(zhuǎn)化為CO2 、H2O 等無(wú)毒無(wú)害物質(zhì),25,等離子體反應(yīng)器結(jié)構(gòu)示意,

12、綠深環(huán)境工程有限公司,26,光催化氧化法,光催化氧化法對(duì)VOCS 降解率可達(dá)到9095。該技術(shù)是指在 一定波長(zhǎng)光照下，利用催化劑的光催化活性，使吸附劑在其表面的VOCS 發(fā)生氧化還原反應(yīng)，最終將有機(jī)物氧化成CO2、H2O 及無(wú)機(jī)小分子物質(zhì)。光催化氧化具有選擇性，反應(yīng)條件溫和，催化劑無(wú)毒，能耗低，操作簡(jiǎn)便，價(jià)格相對(duì)較低，無(wú)副產(chǎn)物生成，使用后的催化劑可用物理和化學(xué)方法再生后循環(huán)使用，對(duì)幾乎所有污染物均具凈化能力等優(yōu)點(diǎn)。,27,光催化氧化原理圖,28,TiO2光解催化氧化設(shè)備能高效去除揮發(fā)性有機(jī)物（VOC）、無(wú)機(jī)物、硫化氫、氨氣、硫醇類等主要污染物，以及各種惡臭味，脫臭效率最高可達(dá)99%以上,寧波諾

13、倍立光電科技有限公司,29,總結(jié),在有機(jī)廢氣治理技術(shù)中，吸收和吸附技術(shù)雖然較為成熟和成型，但由于其處理設(shè)備容量有限，吸附劑需要再生等問(wèn)題使得應(yīng)用受到限制。光催化氧化技術(shù)作為近年發(fā)展起來(lái)的新研究領(lǐng)域，由于存在設(shè)備成本較高和處理對(duì)象較單一等問(wèn)題，尚處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，但通過(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng)新和開(kāi)發(fā)，該技術(shù)也將會(huì)走進(jìn)有機(jī)廢氣處理的實(shí)用化行列。催化燃燒技術(shù)不僅可以處理低、高濃度的有機(jī)廢氣，而且設(shè)備簡(jiǎn)單，投資少，操作方便，凈化徹底，因此是目前應(yīng)用最廣泛的、經(jīng)濟(jì)有效的處理技術(shù)。目前該技術(shù)正以研制新型催化劑，如何防止催化劑因非VOCs 物質(zhì)造成的失活和重金屬造成的中毒作為研究方向。,30,生物處理技術(shù)因其耗能低、運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用便宜，較少形成二次污染，適用于不同規(guī)模的各類中、低濃度有機(jī)廢氣的處理，目前正受到各國(guó)的重視，工業(yè)應(yīng)用實(shí)例和應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷地?cái)U(kuò)大，是一種