VOCs廢氣處理(lǐ)技術的幾大方法
來源:科柏(bǎi)盛環保 發布時間:2021-01-25
1、熱破壞法
熱破壞法是指直(zhí)接和(hé)輔助燃燒有機氣體,也就是VOCs,或利用合適的(de)催化劑加快(kuài)VOCs的(de)化學(xué)反應,*終(zhōng)達到降低有機物濃度,使(shǐ)其不再具(jù)有危(wēi)害性的一(yī)種(zhǒng)處理方法。
熱破壞法對於濃度較低的有機廢氣處理(lǐ)效果比較好,因(yīn)此,在處理低濃度廢氣中(zhōng)得到了廣泛應(yīng)用。這種方(fāng)法(fǎ)主要分為兩種,即直接火焰燃燒和催化燃燒。直接火(huǒ)焰燃燒對(duì)有機廢氣的熱處理效率相對較高,一般情況下可達到99%。而催化燃燒指(zhǐ)的(de)是在催化床層的作用下,加快有機廢氣的化學反應速度。這種方(fāng)法(fǎ)比直接燃燒用時更少,是高濃度、小流量有機廢氣淨化的*選技術。
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2、吸附(fù)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。現階段,這種有機廢氣(qì)的處理方法已經(jīng)相當(dāng)成熟,能量消耗比較小,但是處理效率卻非常高,而且可以徹底淨化有害有機廢氣。實踐證明,這種(zhǒng)處理方法值得推廣應用。
但是這種方法也存在一定缺陷(xiàn),它(tā)需要的設備體積比較龐大,而且工藝(yì)流程比(bǐ)較複雜;如果(guǒ)廢氣中有大(dà)量雜質,則(zé)容易導致工作(zuò)人員中毒。所以,使用此方法處(chù)理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好(hǎo),吸附性比較(jiào)強。
此外,經(jīng)過氧(yǎng)化鐵或臭氧處理,活性(xìng)炭的吸附性能將(jiāng)會更好(hǎo),有機廢氣(qì)的處理將會更加安全和(hé)有效。
3、生物處理法
從處理的基本原理上講,采用生物處理方法處理有機廢氣(qì),是使用微生物(wù)的生理過程把有機廢氣中的(de)有害物質轉化為簡單的無機物,比如CO2、H2O和其它簡(jiǎn)單無機物(wù)等。這是一種無害的有機廢氣處理方式。
一般情況下,一個(gè)完整(zhěng)的(de)生物處理有機(jī)廢氣(qì)過程包括3個基本步驟:
有機廢氣中的有機汙染物*先與水接觸(chù),在(zài)水中可以迅速溶解;
在液膜中溶解的有機(jī)物,在液態濃度低(dī)的情況下,可以逐步(bù)擴散到生(shēng)物膜中,進而被附著在生物膜上的微生物吸收;
被微生物吸收的有機廢氣,在其自身(shēn)生理代謝過(guò)程中,將會被降解,*終轉化為對環境沒有損害的化合物質(zhì)。
4、變壓吸附分離與淨化技術
變壓(yā)吸附分離與淨化技術是(shì)利用氣體組分可(kě)吸附在固體材料上的特性,在(zài)有機廢氣與分離淨化裝置中,氣體的壓力會出現一定的變化,通過這(zhè)種壓力變化來處理有機廢氣[6]。
PSA 技術主要(yào)應用的是物(wù)理法(fǎ),通過物理(lǐ)法來實(shí)現有(yǒu)機廢氣的淨(jìng)化,使用材料主要是沸石分子篩。沸(fèi)石分子篩,在吸附(fù)選擇性和吸附量兩方麵有一定優勢。在一定溫度和壓(yā)力下,這種沸石分子篩可以吸附有機廢氣中的有機成分,然後(hòu)把剩餘氣體輸送到下個環節中。在吸附(fù)有機廢氣後,通過一定工序將(jiāng)其轉化,保(bǎo)持並提高吸附劑的再(zài)生能(néng)力,進而可讓吸附劑再次投入使用,然後重複上(shàng)步驟工序,循環反複,直到有機廢氣得到淨化(huà)。
近年來,該技術開始在工業生產中應用,對於氣體分離有良(liáng)好效果。該技術的主要優勢有:能源(yuán)消(xiāo)耗少(shǎo)、成本比較低、工序(xù)操作自動化及分離淨(jìng)化後混合物純度比較高、環境汙染小等。使用該技術對於回收和處理有一定價(jià)值的氣體效果良好,市(shì)場(chǎng)發展前景廣闊,成為未來有機(jī)廢氣處理(lǐ)技術的發展方向。
5、氧(yǎng)化法
對(duì)於有毒、有害,而且(qiě)不需要回收(shōu)的VOC,熱氧化法是*適合的處理技術和方(fāng)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(xué)方程(chéng)式如下:
從化學反應方程式上看,該(gāi)氧化反應和化學上的燃燒(shāo)過程相類似,但其由於(yú)VOC濃度比較(jiào)低,在化學反應中不會產生肉眼可見的(de)火焰(yàn)。一般情況(kuàng)下,氧化法通過(guò)兩種方法可確保(bǎo)氧化反應的順(shùn)利進行(háng):a) 加熱。使含有VOC的有(yǒu)機廢氣達到反應溫度;b) 使(shǐ)用催化劑(jì)。如果溫度(dù)比較低,則氧化反應可在催(cuī)化劑表麵進行[7]。所以,有機(jī)廢氣處理的氧(yǎng)化法分為以下兩(liǎng)種(zhǒng)方法:
a) 催化氧化法。現階段,催化氧化法使用的催化劑有兩種,即貴金屬催化劑和非貴金屬催化劑。貴金屬催化劑主要包(bāo)括Pt、Pd等,它們以(yǐ)細顆粒形式依附在催化劑載體上,而催化劑載(zǎi)體通常是金屬或陶瓷(cí)蜂窩,或散裝填料;非貴金屬催(cuī)化(huà)劑主要是由過渡元素金(jīn)屬氧化物,比如MnO2,與粘合劑經過一定比例混合,然後(hòu)製成的催化劑。為(wéi)有效(xiào)防止催化劑中毒後(hòu)喪失催化活性,在處(chù)理前必須徹底清除可使催化劑中(zhōng)毒的物質,比如Pb、Zn和Hg等。如果有機廢氣中的催化劑毒物、遮蓋質無法清除,則不可使用(yòng)這種催化氧化(huà)法處理VOC;
b) 熱氧化法(fǎ)。熱氧化法當前分為三種:熱力燃燒式、間壁式、蓄熱式。三種方(fāng)法的主要(yào)區別在於熱(rè)量(liàng)回收方式。這三種方法均能催(cuī)化法結合,降低化學反(fǎn)應的反應溫度。
熱力燃(rán)燒式熱氧化器(qì),一般情況下是指(zhǐ)氣體焚燒爐。這種氣體焚燒爐由助(zhù)燃劑、混合區和燃(rán)燒室三部分組成。其中,助燃劑,比如天然氣(qì)、石油等,是輔助燃料,在燃燒過程中,焚燒爐內產生的熱混合區可對VOC廢氣預(yù)熱,預熱後便可為有機廢氣的處理提供足夠空間、時間,*終實現有機廢氣的無害化處理。
在供氧充足條件下,氧化(huà)反應的反應程度——VOC去除(chú)率——主要取決於“三T條件(jiàn)”:反應溫度(Temperat)、時間(Time)、湍流混合情況(Turbulence)。這“三T條件”是相互聯係(xì)的,在一(yī)定範圍內,一個條件的改善可使另(lìng)外兩個條件降低。熱力燃燒(shāo)式熱氧化器的缺點在於:輔助燃料價格(gé)高,導致裝置操(cāo)作費用比較高。
間壁式熱(rè)氧化器(qì)指的是在熱氧化裝置中,加入間壁式熱交換器,進而把燃燒室排出氣體的熱量傳送(sòng)給氧化裝置(zhì)進口處溫度比較低的(de)氣(qì)體,預熱完成後便可促(cù)成氧化反應。現(xiàn)階段,間壁式熱交換(huàn)器的熱回收率*高可達85%,因此大幅降低了輔助燃料的消耗(hào)。一般情況下,間壁(bì)式熱交換器有三種形式:管式、殼式和板式。由於熱氧化溫(wēn)度必須控製在800 ℃~1 000 ℃範圍內(nèi),因此,間壁式熱交換必須由不鏽鋼或合金材料製(zhì)成。所以(yǐ)間壁式(shì)熱交換器的造價相(xiàng)當高,而這也是其缺點所在。此外,材料的熱應力也很(hěn)難消(xiāo)除,這是間壁式熱交換的另外一個缺點。
蓄熱式熱氧化器,簡(jiǎn)稱為RTO,在熱氧(yǎng)化裝置中計入蓄熱式(shì)熱交換器,在(zài)完成VOC預熱後便可進行氧化反應。現階段,蓄熱式熱(rè)氧化器的熱回收率(lǜ)已經達到了95%,且其占用空間比較小,輔助燃料的消耗(hào)也比較少。由於當前的蓄熱(rè)材料可使用陶瓷填料,其(qí)可處理腐蝕性或(huò)含有顆粒(lì)物的VOC氣體。
現階(jiē)段,RTO裝置分為旋轉(zhuǎn)式和閥門切(qiē)換式兩種,其中,閥門切換式是*常(cháng)見的一種,由2個或多個陶瓷填充床(chuáng)組成,通過切換閥門來達(dá)到改變氣(qì)流(liú)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,把(bǎ)有(yǒu)機廢(fèi)氣中的有害分子轉移到吸收劑中,從(cóng)而實現分離有機廢氣的目的。這種處理方法是一種(zhǒng)典型(xíng)的物理化學作用過程。有機廢氣(qì)轉移(yí)到吸(xī)收劑中後,采用解析方法(fǎ)把吸(xī)收劑中有害分子去除掉,然後回收,實現吸收劑的重複使用和利用(yòng)。
從作用原理的角度(dù)劃分,此方法可分為化學方法和物理方法。物理方法是指利用物質之間相溶的原(yuán)理,把水(shuǐ)看作吸收劑,把有機廢氣中的有害分子去除掉,但是對於(yú)不溶於水的廢氣,比如苯,則隻能通過化學方法清除,也就是通過有機廢氣與溶劑發生化學反應,然後予以去除。
7、冷凝回收法
在不同溫度下,有機物質的飽和度不同,冷(lěng)凝(níng)回收法便是利用有機物這一特點來發揮作用,通過降低或提高係統壓力,把處(chù)於蒸(zhēng)汽環(huán)境中的(de)有機物質通過冷凝方式提(tí)取出來。冷凝提取後,有機廢氣便可得到比較高的淨化。其缺點是操作難度比較大,在常溫下也不容易(yì)用冷卻水來(lái)完成,需要給(gěi)冷凝水降溫,所以需要較多費用(yòng)。這種處(chù)理方法主要適用於濃度(dù)高且溫度(dù)比較低的有機廢氣處理(lǐ)。