摘要:在调研大量工业VOCs气体处理工程案例的基础上,分析了不同工业VOCs气体处理技术的应用状况,包括不同处理技术在国内外的市场占有率、处理气体流量、VOCs浓度、VOCs种类以及所应用的行业等.结果表明,催化氧化、吸附、生物法是应用较多的VOCs处理技术.冷凝、膜分离和吸附工艺多用于处理浓度大于mg/m3的VOCs气体,并可回收VOCs;催化燃烧、热力燃烧工艺多用于处理浓度~mg/m3且不具回收价值的VOCs气体;生物处理、等离子体多用于处理浓度低于mg/m3的VOCs气体.在进行VOCs处理技术选择时,应综合考虑VOCs气体特性(VOCs浓度、流量、温湿度、颗粒物含量)、VOCs处理技术的技术经济性能、排放标准等因素.
来源:中国环境科学
挥发性有机物(VOCs)包括各种脂肪烃、芳香烃和烃的衍生物等.VOCs的来源十分广泛,除了植物挥发等自然源外,人为源包括各种工业源、农业源、交通源和生活源,其中以工业源的排放量和影响最大.工业生产过程产生的VOCs排放,不仅直接危害周边居民的身体健康,还会促进城市光化学烟雾和霾的生成,间接影响区域大气环境质量.
目前,对于工业VOCs排放的控制越来越受到各级环境保护部门和企业的重视.在生产过程中采用替代产品和实施清洁生产是减少VOCs气体产生和排放的首选措施.然而在多数情况下,对所产生的VOCs气体进行收集处理(包括回收)还是必不可少的控制措施.目前,常见的工业VOCs气体处理技术包括热力燃烧、催化燃烧、吸附、生物处理(包括生物过滤、生物滴滤、生物洗涤等工艺)、等离子体氧化(简称等离子体)、吸收、冷凝、膜分离、光氧化、光催化氧化等.其中,吸附、吸收、冷凝和膜分离技术在一定条件下可用于气体中VOCs的回收,而其他技术则是通过氧化破坏VOCs分子实现净化.目前,关于VOCs处理技术的研究大多
由表2可知,吸附、催化燃烧、热力燃烧、生物处理在VOCs处理方面所应用的行业最广泛.其中,吸附技术在化工、医药、设备制造和印刷行业应用较广,而催化燃烧和热力燃烧法在设备制造、化工、塑料、石油行业应用较广泛,而生物处理则主要应用于废物处理、食品等行业恶臭气体处理(除VOCs外,还含有硫化氢、氨等污染物).
其他技术中,吸收和冷凝主要应用于医药和化工行业,膜分离主要应用于化工(合成材料)行业,等离子体主要应用于食品等行业.
2.6影响VOCs控制技术选择的主要因素分析
根据以上关于VOCs处理技术应用状况的分析可知,工业VOCs气体特性对处理技术选择有重要影响.其中,VOCs浓度可作为技术初步筛选的一个重要影响因素.根据本研究调查统计结果,对于高浓度(TVOCmg/m3)有回收价值气体,可考虑采用冷凝技术进行处理(VOCs的沸点越高越适宜),对于TVOC浓度~mg/m3的有回收价值气体,可考虑采用吸附技术处理.对于高浓度气体,当流量不大且温度不高时还可以考虑采用膜分离技术进行回收处理.对于TVOC浓度大于mg/m3、没有回收价值的气体,可以采用催化燃烧、热力燃烧等技术进行处理.对于TVOC浓度低于mg/m3的气体,可以采用生物处理或等离子体技术进行处理.除了浓度外,气体的流量、VOCs组成、气体温湿度、颗粒物及其他污染物含量等均会对工艺选择和设计有重要影响.
除了所处理VOCs气体本身的特性外,技术选择时还应综合考虑各种技术本身的性能指标、建设和运行成本、执行的排放标准等因素.在VOCs处理技术选择方面虽然有一些共性的规律和标准可以遵循,但是由于实际工业生产中不同行业企业所排放VOCs气体的组成和特性往往存在较大差异,因此很难用一个标准覆盖所有的情形.
在实际工程中,往往单一处理工艺难以满足排放要求,常常需要在主体工艺前加入预处理单元或进行不同工艺的组合.比如对于含有颗粒物的气体,需要在VOCs去除单元之前加入水洗或过滤等预处理单元.对于浓度较低、不适于直接催化燃烧的气体,可采用吸附浓缩+催化燃烧的工艺组合进行处理.
3结论3.1吸附、催化燃烧、生物处理、热力燃烧、等离子体等工艺在国内外工业VOCs气体处理领域应用较为广泛.
3.2冷凝、膜分离和吸附工艺多用于处理TVOCmg/m3的VOCs气体并回收VOCs,催化燃烧、热力燃烧工艺多用于处理TVOCmg/m3且不具回收价值的气体,生物处理、等离子体多用于处理TVOCmg/m3的气体.
3.3催化燃烧、热力燃烧、吸附对所处理的VOCs种类表现出广谱性,而生物处理、冷凝、膜分离则表现出一定的偏好和选择性.
3.4VOCs处理技术的选择和应用既有共性的规律,也同时存在复杂性和各种例外,应综合考虑VOCs气体特性、VOCs处理技术经济性能、排放标准等因素进行技术的选择.
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