VOCs廢氣處理技(jì)術的幾大方法
來(lái)源:抖阴app成人(shèng)環保 發(fā)布時間:2021-01-25
1、熱破壞法(fǎ)
熱破壞法是指(zhǐ)直(zhí)接和輔助燃燒有(yǒu)機氣體,也就是VOCs,或利用合適的(de)催化劑加快VOCs的化學反應,*終達到降低有機物濃度,使其不再具有危害性的一種處理方法。
熱破壞法(fǎ)對於濃度較低的(de)有機廢氣處理效(xiào)果比(bǐ)較好,因此,在處理低濃度廢氣中得到了廣泛應用。這種方法(fǎ)主要(yào)分為兩種,即直接火焰燃燒和催化燃燒。直接(jiē)火焰燃燒對有機廢氣的熱處(chù)理效率相對(duì)較高,一般情況下可(kě)達到99%。而催(cuī)化(huà)燃燒指的是在(zài)催化床層(céng)的作用(yòng)下,加(jiā)快有機廢氣的(de)化學反應速度。這種方法比直接燃燒用時更少,是高濃度、小(xiǎo)流量有機廢氣淨(jìng)化的*選技術。
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2、吸附法
有機廢氣中的吸附法主要適用於低濃度、高通量有機廢氣。現(xiàn)階段,這種有機(jī)廢氣的(de)處理方法已經相當成熟(shú),能量消耗比較小,但(dàn)是處理效率卻非常高,而且可以徹底淨化有害有(yǒu)機(jī)廢氣。實踐證(zhèng)明,這種處理方(fāng)法值得推廣應用。
但是這種方法也(yě)存在一定缺陷,它需(xū)要的設備體積比較龐大,而且工藝流(liú)程比(bǐ)較複雜;如果廢氣中有大量雜質,則容易(yì)導致工作人員中毒。所以,使用此方法處理(lǐ)廢氣的關鍵在於吸附劑。當前,采用吸附法處理有機廢氣,多使用活性炭,主要是因為活性炭細孔結構比較(jiào)好,吸附性比較(jiào)強。
此外,經過氧化鐵或臭氧處理,活性炭的吸附性(xìng)能(néng)將會更(gèng)好,有機廢氣的處理(lǐ)將會更加安(ān)全和有效。
3、生物處(chù)理法
從處理的基本原理(lǐ)上講,采用生物處理方法處(chù)理有機廢氣,是使用微生物(wù)的生理過(guò)程把有機廢氣中的有害物質轉化為簡單(dān)的無機物,比如CO2、H2O和其它簡單無機物等(děng)。這是一種無害的有機廢氣處理(lǐ)方式。
一般情況下,一個完整的生物處理有機廢氣過(guò)程包括3個基本步驟:
有機(jī)廢氣中的有機汙染物(wù)*先與水接觸,在水(shuǐ)中可(kě)以迅速溶解(jiě);
在液膜中溶解(jiě)的有機物,在液態濃度低的情況下,可以逐步擴散到生物膜中,進而被附著在生物膜上的微生物吸(xī)收;
被微生物吸(xī)收的有機廢氣,在其自身生(shēng)理代謝過程中,將會被降解,*終轉化(huà)為對環境沒有(yǒu)損害的化合物質。
4、變壓(yā)吸附(fù)分離與淨化技術
變壓吸附(fù)分離與淨化技術是(shì)利用氣(qì)體組分可吸附在固體材料上的特性,在有(yǒu)機廢氣與分離淨化裝置中,氣體的壓力(lì)會出現(xiàn)一定的變化,通過這種壓(yā)力變化來處理有(yǒu)機廢氣[6]。
PSA 技術(shù)主要應用的是物(wù)理法,通過物理法(fǎ)來實現有機廢氣的淨化,使用材料主要是沸(fèi)石分(fèn)子篩。沸石分子篩,在(zài)吸附選擇性和(hé)吸附量兩方麵有一定優(yōu)勢。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(de)有機成分,然後(hòu)把剩餘氣體(tǐ)輸送(sòng)到下個環節中。在(zài)吸附有(yǒu)機廢氣後,通過一定工序(xù)將(jiāng)其轉化,保持並提高吸附劑的再生能力,進而可(kě)讓(ràng)吸附(fù)劑(jì)再次投入使用,然(rán)後重(chóng)複上步(bù)驟工序,循環(huán)反複,直到有機廢氣得到淨化。
近年來,該技術開始在(zài)工業生產中應用,對(duì)於氣體分離有良好效果。該技術的主要優(yōu)勢有(yǒu):能源消耗少(shǎo)、成本比較低(dī)、工(gōng)序操作自動化及分離(lí)淨化後混合(hé)物純度比較高、環境汙染小等。使用該技術對於回收和處理有一定價值的氣體效果良好,市場(chǎng)發(fā)展前景廣闊,成為未來有機廢氣處理技術的發展方向。
5、氧化法
對於有(yǒu)毒、有害,而且不需要回收的(de)VOC,熱氧化法(fǎ)是*適合的處理技術和方法。氧化法的基本原理:VOC與O2發生氧化反(fǎn)應,生成CO2和H2O,化學方程式如下:
從化學反應(yīng)方程(chéng)式上看,該氧化反應和化學(xué)上的燃燒過程(chéng)相類似,但其由(yóu)於VOC濃度比較低,在化學反應中不會產生肉眼可見的火焰。一般情況下,氧化法通過兩(liǎng)種方法可確保氧(yǎng)化(huà)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。如果溫度比較低,則氧(yǎng)化反應可在催(cuī)化劑表麵進行[7]。所以(yǐ),有(yǒu)機(jī)廢氣處理的氧化(huà)法分為以下兩種方法:
a) 催化氧化法。現(xiàn)階段,催化氧(yǎng)化法使用的催化劑有兩種,即(jí)貴金(jīn)屬催化劑和非貴金屬催化劑。貴金屬催化劑主(zhǔ)要包括Pt、Pd等,它們以細顆粒形式依附在催化劑載體上,而(ér)催化劑載體(tǐ)通常是金屬或陶瓷蜂窩,或散裝填(tián)料;非貴金屬催化(huà)劑主要是由過渡元素金屬氧化(huà)物,比如MnO2,與粘合劑經過一定比例混(hún)合,然後(hòu)製成的催化劑。為有效防止催化劑中毒後喪失催化活性,在處理前必須徹底清除可使(shǐ)催化劑中(zhōng)毒的物質,比如Pb、Zn和(hé)Hg等。如果有(yǒu)機(jī)廢氣中的催化劑(jì)毒物、遮蓋質無法清除,則不可使用這種催化氧化法處理VOC;
b) 熱氧(yǎng)化法。熱氧化法當前分為(wéi)三種:熱(rè)力燃燒式、間壁式、蓄熱式。三(sān)種方法的主要區別在於(yú)熱量回收方(fāng)式。這(zhè)三種方法均(jun1)能(néng)催化法結合,降低化學(xué)反應的反(fǎn)應溫度。
熱力燃燒式熱(rè)氧化器,一般情況下是指氣體焚燒爐。這(zhè)種氣體焚燒爐由助燃劑、混(hún)合區和燃燒室三(sān)部(bù)分組成。其中(zhōng),助燃劑,比如天然氣、石油等,是(shì)輔助燃(rán)料,在燃燒過程中,焚燒爐內產生的熱混合區可對VOC廢氣預熱,預熱後便可為有機(jī)廢氣的處理(lǐ)提供足(zú)夠空間、時間,*終實現有機廢氣的無害化處理。
在供(gòng)氧充足條件下,氧化反應的反應程度——VOC去除率——主要取決於“三T條件”:反應溫度(Temperat)、時間(jiān)(Time)、湍流混合情況(Turbulence)。這“三T條件”是相互(hù)聯係的,在一定範圍內,一個條件的改善可使另外兩(liǎng)個條件降低。熱力燃燒式熱氧化(huà)器的缺點在於:輔助燃料價格高,導致裝置操作(zuò)費用比較高。
間壁式熱氧化器指的是在(zài)熱氧化裝置中,加入間壁式熱交換器,進而把(bǎ)燃燒室(shì)排出氣體的熱量傳送給氧化裝置進口處溫(wēn)度比較低的(de)氣體,預熱(rè)完成後便可促成氧化反(fǎn)應。現階段,間壁式(shì)熱交換器的熱回收率*高可達(dá)85%,因(yīn)此大幅降低了輔助燃料(liào)的消耗。一般情(qíng)況下,間壁式熱交換器有三種形式:管式、殼式和板式。由於熱氧化溫度(dù)必須控製在800 ℃~1 000 ℃範圍內,因此,間壁式熱交換必須(xū)由不鏽鋼或合金材料製成。所以間壁式熱(rè)交換器的造價相(xiàng)當高,而(ér)這也是其(qí)缺點所在。此外,材料的熱應力也很難(nán)消除,這是間壁式熱交換的另(lìng)外一個缺點。
蓄(xù)熱式熱氧化器,簡稱為RTO,在熱氧化裝置中計入(rù)蓄熱式熱(rè)交換器,在完成VOC預熱後(hòu)便可進行氧化反應(yīng)。現階段,蓄熱(rè)式熱氧(yǎng)化器的熱回收(shōu)率已經達到了95%,且其(qí)占用空間比較小(xiǎo),輔助燃料的消耗也(yě)比較少。由於當(dāng)前的蓄熱材(cái)料可使用陶瓷填料,其可處理腐蝕性或含有顆粒物的VOC氣體。
現階段,RTO裝置分為旋轉式和(hé)閥門切換(huàn)式兩種(zhǒng),其中,閥門切(qiē)換式是(shì)*常見的一種,由2個或多個陶瓷(cí)填充床組成,通過(guò)切換閥門來達到改變氣流方向的目的。
6、液體吸收法
液體吸收法指的是通過吸收劑與有機廢氣接觸(chù),把有機廢氣中的有害分(fèn)子轉移到(dào)吸收劑中,從而實(shí)現分離有機廢氣的目的。這種處理方法是一種典(diǎn)型的物理化學作(zuò)用(yòng)過程(chéng)。有機廢(fèi)氣轉移到吸收劑(jì)中(zhōng)後(hòu),采(cǎi)用解析方法把吸收劑中有害分子去除掉,然後回(huí)收,實現吸收劑的重複使(shǐ)用和利用。
從作用原理的角度劃分,此方法(fǎ)可分為化(huà)學方法和物理方法。物(wù)理方法是指利用物質之間相溶的原理,把水看作吸收劑,把有機廢(fèi)氣(qì)中的(de)有害分子去除掉,但是對於不溶於水的廢氣,比如苯,則隻能通過化(huà)學方法清除,也就是通過有機廢氣與溶劑發生化學反應,然後予以去除(chú)。
7、冷(lěng)凝回收法
在不同溫度下,有機物(wù)質的飽和度不同,冷凝回收(shōu)法便是利用有(yǒu)機(jī)物這一特點來發揮作用,通過降低或提高(gāo)係統壓力,把處於(yú)蒸(zhēng)汽環(huán)境中的有機物質通過冷凝方式提取出來。冷凝提取後,有機廢氣便可得到比較高的淨化。其缺點是操(cāo)作(zuò)難度比較大,在常溫下也不容易用冷卻(què)水來完成,需要給冷凝水降溫,所以需要(yào)較多費(fèi)用。這種處理方法主要適用於濃度高且溫度比(bǐ)較(jiào)低的(de)有機廢氣處理。