環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測：常見的VOCs治理工藝

隨著工業(yè)化水平的不斷提高，揮發(fā)性有機化合物的污染有進一步擴大的趨勢。隨著最近環(huán)境保護政策的收緊，有機污染物的排放控制變得更加重要。目前，有兩種用于處理VOC的基本技術。一種是回收技術。處理的基本思想是吸收，過濾和分離排放的VOC，然后進行凈化和其他處理，然后再將它們用作資源。另一個是破壞技術。處理的基本思想是通過燃燒等化學反應將排放的VOC分解并結合成其他無毒無害的物質(zhì)。目前，兩種技術都已得到研究和應用。

VOCs治理

VOCs治理原理與分類:

當前對揮發(fā)性有機污染物的處理包括破壞性，非破壞性方法，以及這兩種方法的組合。

破壞性方法包括燃燒，生物氧化，熱氧化，光催化氧化，低溫等離子體及其集成技術，主要是通過化學或生化反應，利用光，熱，微生物和催化劑將VOC轉(zhuǎn)化為CO 2和H2O等非有毒的無機小分子化合物。

非破壞性方法，即回收法，主要是碳的吸附，吸收，冷凝和膜分離技術，通過物理方法，控制溫度，壓力或使用選擇性滲透膜和選擇性吸附劑來富集和分離揮發(fā)性有機化合物。

傳統(tǒng)的揮發(fā)性廢氣處理通常用于吸收，吸附去除，燃燒去除等。近年來，半導體光催化劑，低溫等離子體的技術得到了快速發(fā)展。

讓我們看一下國內(nèi)外以下VOC的處理過程：

1. VOCs處理技術-熱破壞法

熱破壞法是指有機氣體的直接和輔助燃燒，即VOC，或使用合適的催化劑來加速VOC的化學反應，并最終降低有機物的濃度以使其不再有害。

熱破壞法對低濃度有機廢氣的處理效果更好。因此，它已被廣泛用于處理低濃度廢氣。該方法主要分為兩種，即直接火焰燃燒和催化燃燒。直接火焰燃燒對有機廢氣的熱處理效率較高，一般可以達到99％。催化燃燒是指在催化床的作用下加速有機廢氣的化學反應速率。與直接燃燒相比，此方法花費的時間更少，是凈化高濃度，低流量有機廢氣的技術。

2. VOCs處理技術-吸附法

有機廢氣中的吸附方法主要適用于低濃度，高通量的有機廢氣。現(xiàn)階段，這種有機廢氣處理方法已經(jīng)相當成熟，能耗相對較小，但處理效率很高，可以完全凈化有害有機廢氣。實踐證明，該治療方法值得推廣應用。

但是，該方法也具有某些缺點。需要的設備比較大，工藝流程比較復雜。如果廢氣中有大量雜質(zhì)，很容易引起人員中毒。因此，使用這種方法處理廢氣的關鍵是吸附劑。目前，吸附法主要用于處理有機廢氣，主要是由于活性炭的細孔結構較好，吸附力較強，因此活性炭使用較多。

另外，經(jīng)過氧化鐵或臭氧處理后，活性炭的吸附性能會更好，有機廢氣的處理更安全，更有效。

3. VOCs處理技術-生物處理方法

從處理的基本原理出發(fā)，對有機廢氣的生物處理是利用微生物的生理過程將有機廢氣中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為簡單的無機物，例如CO2，H2O和其他簡單的無機物。這是一種無害的有機廢氣處理方法。

通常，對有機廢氣進行完整的生物處理包括3個基本步驟：a）有機廢氣中的有機污染物首先與水接觸并可以快速溶解在水中； b）溶解在液膜中的有機物處于液態(tài)。當濃度低時，它會逐漸擴散到生物膜中，然后被附著在生物膜上的微生物吸收； c）被微生物吸收的有機廢氣將在其自身的生理代謝過程中降解，最終轉(zhuǎn)化為對環(huán)境無害的化合物。

四、VOCs治理技術-變壓吸附分離純化技術

變壓吸附分離和純化技術利用了可以吸附在固體材料上的氣體成分的特性。在有機廢氣和分離純化裝置中，氣體的壓力將在一定程度上變化，并且通過該壓力變化來處理有機廢氣。

PSA技術主要應用物理方法，通過物理方法凈化有機廢氣。所使用的材料主要是沸石分子篩。沸石分子篩在吸附選擇性和吸附容量方面具有某些優(yōu)點。在一定溫度和壓力下，這種沸石分子篩可以吸附有機廢氣中的有機成分，然后將剩余的氣體輸送到下一步。吸附有機廢氣后，通過一定的過程進行轉(zhuǎn)化，以維持和提高吸附劑的再生能力，因此可以再次使用吸附劑，然后重復上述步驟，并重復循環(huán)直至有機廢氣被凈化。

近年來，該技術已開始在工業(yè)生產(chǎn)中應用，并且對氣體分離具有良好的效果。該技術的主要優(yōu)點是：能耗低，成本相對較低，過程自動運行，分離和純化后的混合物純度高以及對環(huán)境的污染小。該技術的使用對具有一定價值的氣體的回收和處理具有良好的效果，市場發(fā)展前景廣闊，成為有機廢氣處理技術的未來發(fā)展方向。

5. VOCs處理技術-氧化法

對于有毒有害的，不需要回收的VOC，熱氧化是最合適的處理技術和方法。氧化方法的基本原理：VOC和O2發(fā)生氧化反應，生成CO2和H2O?；瘜W方程式如下：

從化學反應方程式來看，氧化反應類似于化學燃燒過程，但由于VOC濃度較低，因此在化學反應中不會產(chǎn)生可見的火焰。通常，氧化方法可通過兩種方法確保氧化反應的順利進行：a）加熱。使含有VOC的有機廢氣達到反應溫度； b）使用催化劑。如果溫度相對較低，則氧化反應可在催化劑表面上進行。因此，用于有機廢氣處理的氧化方法分為以下兩種方法：

a）催化氧化法。在這一階段，在催化氧化方法中使用兩種類型的催化劑，即貴金屬催化劑和非貴金屬催化劑。貴金屬催化劑主要包括Pt，Pd等，它們以細顆粒的形式附著在催化劑載體上，催化劑載體通常為金屬或陶瓷蜂窩或散裝填料。非貴金屬催化劑主要由MnO 2等過渡元素金屬氧化物構成，將粘合劑按一定比例混合后制成催化劑。為了有效防止中毒后催化劑失去催化活性，必須在處理前徹底清除可能使催化劑中毒的物質(zhì)，例如Pb，Zn和Hg。如果無法去除有機廢氣中的催化劑毒物和覆蓋材料，則無法使用這種催化氧化方法來處理VOC。

b）熱氧化法。目前，熱氧化方法分為三種類型：熱燃燒型，隔板型和儲熱型。三種方法之間的主要區(qū)別是熱回收方法。可以將這三種方法與催化方法結合以降低化學反應的反應溫度。

熱燃燒型熱氧化劑通常是指氣體焚燒爐。該氣體焚燒爐由三部分組成：助燃劑，混合區(qū)和燃燒室。其中，天然氣，石油等助燃劑為輔助燃料。在燃燒過程中，焚化爐中產(chǎn)生的熱混合區(qū)可以預熱VOC廢氣。預熱后，它可以為有機廢氣的處理提供足夠的空間和時間。 ，終于實現(xiàn)了有機廢氣的無害化處理。

在充足的氧氣供應的條件下，氧化反應的反應程度-VOC的去除速率主要取決于“三個T條件”：反應溫度（Temperat），時間（Time），湍流混合（Turbulence）。這三個“ T條件”是相互關聯(lián)的。在一定范圍內(nèi)，一種情況的改善可以減少其他兩種情況。熱燃燒型熱氧化劑的缺點是輔助燃料價格高，導致裝置的運行成本較高。

分隔壁熱氧化劑是指在熱氧化裝置中增加分隔壁熱交換器，以將來自燃燒室的廢氣的熱量傳遞至氧化裝置入口處的相對低溫的氣體，并進行氧化反應。預熱完成后可以推廣。在此階段，分隔壁熱交換器的熱回收率高達85％，因此大大減少了輔助燃料的消耗。通常，分隔壁熱交換器有三種類型：管式，殼式和板式。由于必須將熱氧化溫度控制在800℃至1000℃的范圍內(nèi)，因此隔墻的熱交換必須由不銹鋼或合金材料制成。因此，分隔式熱交換器的成本很高，這也是其缺點。另外，材料的熱應力也難以消除，這是壁式熱交換的另一個缺點。

蓄熱式熱氧化劑，簡稱RTO，在熱氧化裝置中包括蓄熱式熱交換器，可以在VOC預熱完成后進行氧化反應。在此階段，再生式熱氧化劑的熱回收率已達到95％，并且它占據(jù)的空間相對較小，消耗的輔助燃料也較少。由于當前的儲熱材料可以使用陶瓷填料，因此它們可以處理腐蝕性或顆粒狀VOC氣體。

在這個階段，RTO設備分為兩種類型：旋轉(zhuǎn)型和閥切換型。其中，閥切換類型是最常見的一種。它由兩個或多個陶瓷填充床組成。切換閥門以達到改變氣流方向的目的。

6. VOCs處理技術-液體吸收法

液體吸收方法是指通過使吸收劑與有機廢氣接觸而將有機廢氣中的有害分子轉(zhuǎn)移至吸收劑，從而達到分離有機廢氣的目的。該處理方法是典型的物理和化學過程。將有機廢氣轉(zhuǎn)移至吸收劑后，采用分析方法去除吸收劑中的有害分子，然后進行循環(huán)利用，實現(xiàn)吸收劑的重復使用。

從作用原理的角度來看，該方法可分為化學方法和物理方法。物理方法是指利用物質(zhì)之間的相容性原理，將水作為吸收劑來去除有機廢氣中的有害分子，但是對于不溶于水的廢氣（例如苯），只能通過化學方法除去方法。它是通過有機廢氣和溶劑之間的化學反應，然后將其除去的。

七，VOCs處理技術-凝結回收法

在不同的溫度下，有機物的飽和度是不同的?？s合回收法利用有機物的特性發(fā)揮作用。通過降低或增加系統(tǒng)壓力，蒸汽環(huán)境中的有機物會因冷凝而被萃取。在冷凝和萃取之后，有機廢氣可以被相對高度純化。缺點是操作相對困難，并且在室溫下用冷卻水不容易完成。它需要冷卻冷凝水，因此需要更多的成本。該處理方法主要適用于高濃度，較低溫度的有機廢氣的處理。