VOCs廢氣處理技術的幾大方法
來源:人妻系列电影環保 發布時(shí)間:2021-01-25
1、熱破(pò)壞法
熱破壞法是指直(zhí)接和輔(fǔ)助(zhù)燃燒有機氣體,也就是VOCs,或利用合適的催化劑加快VOCs的化學反應,*終達到降低有機物濃(nóng)度,使其不再具有危害性的一種處理方法。
熱(rè)破壞法對於濃度(dù)較低的有機廢氣處理效果比較好(hǎo),因此,在處理低(dī)濃度廢氣中得到了廣泛應(yīng)用。這種方法主要分為兩種,即直接火焰燃燒和催化燃燒。直接火焰燃燒對有機廢氣的(de)熱處理效率(lǜ)相對較高,一般情況下可達到99%。而催化燃燒指的(de)是在催化床層的作用下,加快有機廢(fèi)氣的化學反應速度(dù)。這種方法比直接燃燒用(yòng)時更少,是高濃度、小流量有機廢氣淨(jìng)化的*選技術。
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2、吸附法
有(yǒu)機廢氣中的吸附(fù)法主要適用於低濃度、高通量(liàng)有機廢氣。現階段,這種(zhǒng)有機廢(fèi)氣的處理方法已經相當成熟,能量消耗比較小,但是處理效率卻非常高,而(ér)且可以徹底淨化有害有機廢氣。實踐證明,這種處理方(fāng)法(fǎ)值得推廣應用。
但是(shì)這種方法也存在一定(dìng)缺陷,它需要(yào)的設備體積比較龐大,而且工藝(yì)流程比較複雜;如果廢氣中有大量雜質,則容易導致工作(zuò)人員中毒。所以,使用此方法處理廢氣的關(guān)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(zhǔ)要是因為活性炭細孔結構比較好,吸附性比較強。
此外,經過氧化鐵或臭氧處理,活性炭的吸附性能將會(huì)更好(hǎo),有機廢氣的處理將會更加安全和有效。
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(jī)廢氣,是使用微生物的生理過程把(bǎ)有機廢氣中的有害物(wù)質(zhì)轉化為簡單的無機物,比如CO2、H2O和其它簡單無(wú)機物等。這是一種無害的有機廢氣處(chù)理(lǐ)方式。
一般情況下,一個完整的生(shēng)物處理有機廢(fèi)氣過程包括3個基本步驟:
有機廢氣中的有機汙染物*先與水接觸,在水中可以迅速溶解;
在(zài)液(yè)膜中(zhōng)溶解的有機物,在液態濃度低的情況下,可以逐步擴散到生物膜中,進(jìn)而被附著在生物膜上的微生物(wù)吸收;
被微生物(wù)吸收的有機廢氣,在其自身生理代(dài)謝過程中,將會被降解,*終(zhōng)轉化為對環境沒有損害的化合物質。
4、變壓(yā)吸附分(fèn)離與淨化(huà)技術
變壓吸附分離與淨化(huà)技術(shù)是利用(yòng)氣體組分可(kě)吸附在固體材料上的特性,在有機廢氣與分離淨化裝置中,氣體的壓力會出現(xiàn)一定的(de)變化,通(tōng)過這(zhè)種壓力變化來處理有(yǒu)機廢氣[6]。
PSA 技術主要應用的是物理法,通過物理法來實現有(yǒu)機廢氣的淨化,使用材料(liào)主要是沸石分子篩。沸石分(fèn)子篩,在吸附選擇性和吸附量兩方麵有一定優勢。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有機成分,然後把剩餘氣體輸送到下個(gè)環節中。在吸附(fù)有機廢氣後,通過一定工序(xù)將其轉化,保持並提高吸附劑的再生能力,進而(ér)可讓吸附劑再(zài)次投入(rù)使(shǐ)用,然後重複上步驟工序,循環反複,直到有機廢氣得到淨化。
近年來(lái),該技術開始在工業生產(chǎn)中應用,對於氣體分離有良好效果(guǒ)。該技術的主要優勢有(yǒu):能源消耗少、成本比較低、工序操(cāo)作自動化及分離淨化後混合物純度比較高、環境汙染小等。使用該技術對(duì)於回收和處理有(yǒu)一定價(jià)值的氣體效果良好,市場發展前景廣(guǎng)闊,成為未來有機廢氣處理技術的發展方(fāng)向。
5、氧化法(fǎ)
對於有毒、有害,而且不需要回收的VOC,熱氧化法是*適合(hé)的處理技術和方法。氧化法的基本原理:VOC與O2發生氧化反應,生成(chéng)CO2和(hé)H2O,化學方程式如下:
從化學反應方程式上看,該(gāi)氧化反應和化學上的燃燒過程相類似,但其由於VOC濃度比較低,在化學反應中不會產(chǎn)生肉眼可見的火焰。一般情況下,氧化法通過兩種方法可確保(bǎo)氧化反應的順利進行:a) 加熱。使含有VOC的有(yǒu)機廢氣達到反(fǎn)應溫度;b) 使用催化劑。如果溫度比較低,則氧化反應可在催化劑表麵進行[7]。所以,有機廢氣處理的氧化法分為以下(xià)兩種方法:
a) 催化氧化法(fǎ)。現(xiàn)階(jiē)段(duàn),催(cuī)化氧化法使用的催化劑有兩(liǎng)種,即貴金屬催化劑和非(fēi)貴金屬催化劑。貴金屬催化劑主要包括Pt、Pd等,它們以細(xì)顆粒(lì)形式依附在催化劑載體上,而(ér)催化(huà)劑載體通常是金屬或陶瓷(cí)蜂窩(wō),或散裝填料;非貴金屬(shǔ)催化劑主要是由(yóu)過渡元素金屬氧(yǎng)化物,比如MnO2,與粘合(hé)劑經(jīng)過一定比例(lì)混合,然後製成的催(cuī)化劑。為有效防(fáng)止催化劑中毒後喪失催(cuī)化活性,在(zài)處理前必須徹底清除可使催(cuī)化劑(jì)中毒(dú)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,則不可使用這種催化氧化法處理VOC;
b) 熱氧化(huà)法(fǎ)。熱(rè)氧化法當前(qián)分(fèn)為三種:熱(rè)力燃燒式、間壁式、蓄(xù)熱式。三種方法的主要區別在於熱量回(huí)收方式。這三種方法均能(néng)催化法結合,降低(dī)化學反應的反應溫度。
熱力燃燒式熱氧化器,一般情況下是指氣體焚燒爐。這種氣體焚燒爐由助燃劑、混合(hé)區和燃燒室三部分組成。其中(zhōng),助燃劑,比如天然(rán)氣、石(shí)油等,是輔助燃料,在(zài)燃燒過程中,焚燒爐(lú)內產生的熱混合區(qū)可對VOC廢氣(qì)預熱,預熱後便可為有機廢氣的處理提供足(zú)夠空間、時(shí)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(fǎn)應(yīng)程度——VOC去除率——主要取決於“三T條件”:反應溫度(Temperat)、時(shí)間(Time)、湍(tuān)流混(hún)合情況(Turbulence)。這“三T條件”是相互聯係的,在一定(dìng)範圍內,一個條件(jiàn)的改善可使另外兩個條件降低。熱力燃燒式熱氧化器的缺點在於:輔助燃料價格高,導致裝置操作(zuò)費用比較高。
間壁式熱氧(yǎng)化器指的是在熱氧化(huà)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度比較低的氣體,預熱完成後便可(kě)促(cù)成氧化反應(yīng)。現階段,間壁式(shì)熱交換器的熱回收率*高可達85%,因此大幅降(jiàng)低了輔助燃料的消耗。一般情況(kuàng)下(xià),間(jiān)壁(bì)式熱交換器(qì)有三種形式:管(guǎn)式、殼式和板(bǎn)式。由於熱(rè)氧化溫度必須控製在800 ℃~1 000 ℃範圍內(nèi),因此,間壁式熱交換必(bì)須由不鏽(xiù)鋼或合金材料製成。所以間壁式熱交換器的造價相當高,而這也(yě)是其缺點(diǎn)所在。此(cǐ)外,材料的熱應力也很難消除,這是間壁式(shì)熱交(jiāo)換的(de)另外一個缺(quē)點。
蓄熱(rè)式熱氧化器,簡稱為RTO,在熱氧化裝置中計入蓄熱(rè)式熱交換器,在完成VOC預熱後便可進行氧化反應。現階段,蓄熱式熱氧化器的熱(rè)回收(shōu)率已經達到了95%,且其占用空間比較小,輔助燃料(liào)的消耗也比較少。由於當前的蓄熱材料可使用陶瓷填(tián)料,其可處理腐蝕性或含有(yǒu)顆粒物的(de)VOC氣(qì)體。
現階段(duàn),RTO裝置分為旋轉式和閥門切換(huàn)式兩種,其中,閥門(mén)切換式是*常見的一種,由2個或多個陶瓷填充床組成,通過切換閥門來達到改變(biàn)氣(qì)流(liú)方向的(de)目的。
6、液體吸收(shōu)法
液體吸收法指的是通過吸收劑與有機廢(fèi)氣接觸,把有機廢(fèi)氣中的有害分子轉移到吸收劑中,從而實現分離有機(jī)廢(fèi)氣的目的。這種處理方法是一種典型的物理化學作用過程。有機廢氣轉移到吸收(shōu)劑中後,采用解析方(fāng)法把吸收劑中有害分子(zǐ)去除掉,然後回收(shōu),實現吸(xī)收劑的重複使用和利用。
從作用原理的角(jiǎo)度劃分,此方法(fǎ)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理,把水看作(zuò)吸收劑,把有機廢氣中的有害分子去除掉,但是對於不溶於水的廢氣(qì),比如苯,則隻(zhī)能通(tōng)過化學方法清除(chú),也就是通(tōng)過有(yǒu)機廢氣與溶劑發生化學反應,然後予(yǔ)以去除。
7、冷凝回收法
在不同溫度(dù)下,有機物質的飽和度不同,冷凝回收法便是(shì)利用有機物這一特(tè)點來發(fā)揮作用,通過降低或提高係統壓力,把(bǎ)處於蒸汽環境中的有機物(wù)質通過冷凝方式(shì)提取出(chū)來。冷凝(níng)提取後,有機廢氣便可得到比較高的淨化。其(qí)缺點是操作難度比(bǐ)較大,在(zài)常溫下也不容易(yì)用冷卻水來完成,需要給冷凝水降(jiàng)溫(wēn),所以需要較(jiào)多費用。這種處理方法主要適用於濃度高且溫度比較低的有機廢氣(qì)處理。