| 国内外废气处理技术分析 挥发性有机废气(VOCs)是指沸点在50～260℃、室温下饱和蒸气压超过133.3Pa的易挥发性有机化合物，其主要成分为烃类、硫化物、氨等。有机废气是有害人体健康的污染物质，它与大气中的NO2反应生成O3，可形成光化学烟雾，并伴随着异味、恶臭散发到空气中，对人的眼、鼻和呼吸道有刺激作用，对心、肺、肝等内脏及神经系统产生有害影响，有些则是影响人体某些器官和机体的变态反应源，甚至造成急性和慢性中毒，可致癌、致突变，同时可导致农作物减产。因此，VOCs处理越来越受到各国的重视，许多发达国家都颁布了相应的法令以限制VOCs的排放，已成为大气污染控制中的一个热点。据不完全统计，全国各行业产生有机废气的企业80％的没有废气处理设备，废气直接排放；10％的企业拥有热力焚烧炉，其余10％的企业拥有其它形式的废气处理设备。在拥有废气处理设备的企业中，又有半数以上因为运行费用过高而不经常使用。 目前国内外对治理挥发性有机废气开展了大量的研究和应用，下面将对这些处理技术加以介绍。 1、吸附处理技术 吸附法是利用多孔性固体吸附剂处理流体混合物，使其中所含的一种或数种组分浓缩于固体表面上，以达到分离的目的。吸附法在VOCs的处理过程中应用极为广泛，主要用于低浓度高通过量有机废气(如含碳氢化合物废气)的净化。该方法去除率高，无二次污染，净化效率高，操作方便，且能实现自动控制；不足之处是由于吸附容量受限，不适于处理高浓度有机气体，当废气中有胶粒物质或其它杂质时，吸附剂易失效，同时吸附剂需要再生。 2、催化燃烧处理技术 催化燃烧技术(AOGC)是指在较低温度下，在催化剂的作用下使废气中的可燃组分彻底氧化分解，从而使气体得到净化处理的一种废气处理方法。该法适用于处理可燃或在高温下可分解的有机气体。催化燃烧主要具有以下优点：①为无火焰燃烧，安全性好；②对可燃组分浓度和热值限制较小；③起燃温度低，大部分有机物和CO在200～400℃即可完成反应，故辅助燃料消耗少，而且大量地减少了NOx的产生；④可用来消除恶臭。但是其缺点是工艺条件要求严格，不允许废气中含有影响催化剂寿命和处理效率的尘粒和雾滴，也不允许有使催化剂中毒的物质，以防催化剂中毒，因此采用催化燃烧技术处理有机废气必须对废气作前处理。同时该法不适于处理燃烧过程中产生大量硫氧化物和氮氧化物的废气。 3、液体吸收处理技术 在废气治理工程中，液体吸收法是最常用的方法之一。该法不仅能消除气态污染物，还能回收一些有用的物质，可用来处理气体流量一般为3000～15000m3／h、浓度为0.05％～0.5％(体积分数)的VOCs，去除率可达到95％～98％。 该技术采用低挥发或不挥发液体为吸收剂，通过吸收装置利用废气中各种组分在吸收剂中的溶解度或化学反应特性的差异，使废气中的有害组分被吸收剂吸收，从而达到净化废气的目的。 VOCs的吸收通常为物理吸收。根据有机物相似相溶原理，常采用沸点较高、蒸气压较低的柴油、煤油作为溶剂，使VOCs从气相转移到液相中，然后对吸收液进行解吸处理，回收其中的VOCs，同时使溶剂得以再生。当吸收剂为水时，采用精馏处理就可以回收有机溶剂；当吸收剂为非水溶剂时，从降低运行成本考虑，常需进行吸收剂的再生。 吸收法的优点是工艺流程简单、吸收剂价格便宜、投资少、运行费用低，适用于废气流量较大、浓度较高、温度较低和压力较高情况下气相污染物的处理，在喷漆、绝缘材料、黏结、金属清洗和化工等行业得到了比较广泛的应用；其缺点是对设备要求较高、需要定期更换吸收剂，同时设备易受腐蚀。目前吸收有机气体的主要吸收剂仍然是油类物质。用液体石油类物质回收苯乙烯就是其中一例，由于工艺中可选择比吸附、催化燃烧装置处理气体能力大数倍的塔式吸收设备，因而设备的体积可做得小很多，设备费用也低，但很难找到理想的吸收剂，存在二次污染。 4、生物处理技术 将有机生物降解过程应用于有机废气的净化处理是近几年才开始的，是一项新兴的技术。由于微生物对各种污染物均有较强、较快的适应性，并可将其作为代谢底物而降解、转化。因此，与传统的有机废气处理技术相比，生物处理技术具有处理效果好、投资及运行费用低、安全性好、无二次污染、易于管理等优点；同时，由于废气生物处理吸收剂的再生可直接通过吸收剂中微生物的作用来实现，而不需要像理化吸收和吸附那样的专门设备，从而简化了工艺流程和工业设备，降低运行操作费用。所以，生物处理技术已逐渐成为世界研究的热点课题之一。 生物法特别适合于处理气体流量大于17000m3／h、体积分数小于0.1％的VOCs气体。可在常温、常压下操作，净化效率高，抗冲击能力强，只要控制适当的负荷和气液接触条件，净化率一般都在90％以上；不产生二次污染，特别是一些难处理的含硫、含氮的恶臭物质以及苯酚、氰等有害物质均能被氧化和分解。其缺点是由于氧化分解速度较慢，生物过滤需要很大的接触表面，过滤介质的适宜pH值范围也难以控制。 5、光催化氧化处理技术 光催化氧化法是近年来日益受到重视的污染治理新技术。对VOCs降解率可达到90％～95％。该技术是指在一定波长光照下，利用催化剂的光催化活性，使吸附剂在其表面的VOCs发生氧化还原反应，最终将有机物氧化成CO2、H2O及无机小分子物质。光催化氧化具有选择性，反应条件温和(常温、常压)，催化剂无毒，能耗低，操作简便，价格相对较低，无副产物生成，使用后的催化剂可用物理和化学方法再生后循环使用，对几乎所有污染物均具净化能力等优点。 光催化氧化技术处理VOCs具有反应效率高、不受溶剂分子影响、易回收、反应速率快等优点，但这项技术还存在几个关键的技术难题。光催化氧化技术现阶段还处于实验室小型反应系统向大规模工业化发展的阶段，要投入实际应用还有待继续研究。 6、低温等离子处理技术 低温等离子体技术又称非平衡等离子体技术，是在外加电场的作用下，通过介质放电产生大量的高能粒子，高能粒子与有机污染物分子发生一系列复杂的等离子体物理化学反应，从而将有机污染物降解为无毒无害物质。 低温等离子体技术处理有机废气具有以下优点；①能耗低，可在室温下与催化剂反应，无需加热，极大地节约了能源；②使用便利，设计时可以根据风量变化以及现场条件进行调节；③不产生副产物，催化剂可选择性地降解等离子体反应中所产生的副产物；缺点是：①对水蒸气比较敏感，当水蒸气含量高于5％时处理效率及效果将受到影响；②初始设备投资较高。 7、蓄热式有机废气焚烧技术 蓄热式有机废气焚烧炉是目前国际上最节能、最有效减少挥发性有机化合物排放的方法，该方法使用蓄热式的热量回收方式，可以把高温烟气中90％以上的热能回收，烟气排出的温度可降至180℃左右。当待处理废气中有机物达到一定浓度以上时，运行中就可以不需要额外的热量，因此运行成本极低。据估计，如果全国全部有机废气使用蓄热式废气焚烧炉处理，挥发性有机化合物的排放量可减少90％以上，将会显著改善大气质量。 蓄热式有机废气焚烧炉稳定运行时，对VOC的破坏去除率97.5%以上；与相同处理能力的热力焚烧炉相比，实现节约燃料87.7%以上。蓄热式有机废气焚烧炉对VOC的破坏去除率比现有焚烧炉整体提高10～15个百分点以上，烟气中未燃碳氢化合物含量远低于国家标准规定的数值；另外与热力焚烧炉相比大幅度节能。 |
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