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VOCs處理技術及其效果分析
VOCs處理技術及其效果分析
在我國工業與制造業發展的進程中，日益嚴峻的生態環境保護問題廣泛受到社會的關注，為堅決執行“堅持人與自然和諧共生，建設生態文明是中華民族永續發展的千年大計”的發展戰略。各級政府也把環境治理和污染控制列為政府的工作重點之一，全國掀起了生態環境保護的熱潮。治理揮發性有機廢氣(簡稱:VOCs)的排放亦成為環保的一項重大實施工作，為此，有關部門不惜關停一些涉污生產企業。促進生產企業加大了VOCs達標排放的環保設施建設。但目前VOCs達標排放處理(簡稱：VOCs處理)的現狀卻仍亂象叢生，這就造成了企業花錢買“手銬”的悲慘后果。
主要原因是部份VOCs處理在缺乏量化分析、無針對污染物處理方案的前提下，采取天下文章一大抄之法，買幾個設備組裝一下就完成了VOCs處理，可想而知，其結果就是非但沒有將有害物質進行有效處理，還向大氣中排放了新增的污染物。如廣東VOCs治理普及率較高的某市，在空氣污染（臭氧）檢測中竟然多次超標，追溯其主要原因是許多生產企業的VOCs處理設備非但未能將污染物消除，卻產生了新的污染物，如“地上魔鬼”的臭氧。
VOCs主要包括碳烴化合物、苯及苯系物、醇類、酮類、酚類、醛類、酯類、胺類、腈類、氰類等有機化合物。源于電子、化工、石油化工、涂料、印刷、涂裝、家具、皮革等行業生產過程。
VOCs是大氣污染源之一;是引發灰霾、光化學煙霧等大氣環境污染問題的元兇之一;是以PM2.5為特征的區域性復合型大氣污染物的元兇之一。VOCs通過呼吸道和皮膚進入人體后，可能給人的呼吸、血液、肝臟等系統和器官造成暫時性和永久性病變，尤其是苯并芘類多環芳烴能使人體直接致癌，VOCs對人體健康危害極大。
現就部分生產企業應用的VOCs處理技術及其效果進行相關的分析：
處理方法 | 使用原理 | 使用現狀 | 主要問題 | 使用成本 |
活性炭吸附法 | 通過活性炭的自然吸附能力吸附VOCs，當吸附飽和后，活性炭脫附再生或交給專業危廢公司處理 | 前期投資較低 | 自然吸、脫附管理難、適用性受多種因素影響，不適合含粉塵、水汽、乳狀物等廢氣處理，難穩定環保達標。該方法僅是將污染物吸附轉移，如對飽和后活性炭轉移過程無嚴格把關跟蹤，則極易造成二次污染。 | 運維費用高，且大量飽和后的活性炭處理更耗費巨大 |
低溫等離子體法 | 等離子體內部產生富含極高化學活性的粒子，如電子、離子、臭氧和激發態分子等。理論上有機廢氣與這些活性基團發生反應，部分會被裂解，最終轉化為二氧化碳和水等物質。 | 前期投資較低。實際處理工業VOCs過程中，這種低溫等離子體技術設備對有機廢氣的降解基本無效和會生成污染副產物，其降解效率較低，而VOCs的易燃性令其安全性備受關注。 | 該技術在短時間內對有機廢氣處理效率是很低的，主要是生成中間產物。如采用大功率等離子體在穩定的有機廢氣中，也要在一定的時間內才有處理效果。而對于工產源源不斷高速排出的VOCs廢氣，其處理效率很低并會次生很多中間副產物，導致VOCs成分更復雜(這些副產物的危害性可能更大)、同時設備運行時會產生大量無用臭氧。且有機廢氣絕大部分是易燃、易爆的化合物。等離子體運行時的拉弧極易引爆VOCs。 | 運維費用高。 |
光催化氧化法 | 利用特種紫外線波段，在催化劑的作用下，將氧氣催化生成臭氧和羥基自由基及負氧離子，再將VOCs分子氧化還原的一種處理方式。 | 前期投資中等。實際現在使用的UV光催化處理VOCs設備的效率均較低，在無計算技術的控制下，會大量生成臭氧和中間副產物 | 目前普遍認為光催化氧化法能夠將VOCs完全降解生成無毒無害的CO2和H2O等，但是在使用中由于反應時間太短，揮發性有機物在光催化氧化反應會生成酮、醛等更惡毒的中間產物和大量的臭氧。 | 運維費用中等。 |
生物處理法 | 利用微生物對廢氣中的污染物進行消化代謝，實質上是一種生化分解過程，它通過附著在介質上的活性微生物來吸收有機廢氣，將污染物轉化為無害的水、二氧化碳及其它無機鹽類。 | 要求小氣量、低濃度、排氣連續、廢氣處理容器大，雖處理過程比較環保, 但運維復雜、生物補養繁瑣等。反應場地約束：反應裝置占地面積大、反應時間較長。故生物法在應用中不乏擺設的情況。 | 僅適用于特定的污染物，且生物細菌易死亡，對易溶物和易降解污染物進行處理時，會受到一定的限制；生物因新陳代謝易堵塞；生物法所用填料的比表面積、孔隙率等直接影響反應器的生物量以及整個填充床的壓降及填充床是否易堵塞問題；難實現自動控制；難以提高對各運行參數的控制能力，維護費用高和難管控故障；菌種培育困難：難篩選出高效降解各種VOCs氣體的優勢菌種； | |
燃燒法（RTO） | 是指蓄熱式熱氧化技術，RTO蓄熱式熱氧化回收熱量采用一種新的非穩態熱傳遞方式，原理是把有機廢氣加熱到760℃以上使廢氣中的VOC氧化分解成CO2和H2O | 前期投資高 | 燃燒室內溫度一般不低于750度，甚至高達1000度，因此，會產生燃料型氮氧化物。經粗算，一套20萬m3/h處理量的蓄熱燃燒設備，其氮氧化物排放量約等于一臺35t/h的燃煤流化床鍋爐。 | 運行成本需要根據燃料種類，造成二次污染。 |
催化燃燒（RCO） | 借助催化劑可使有機廢氣在較低的溫度下，發生化學無焰燃燒，分解成CO2和H2O放出大量的熱， | 初期投資中等。與直接燃燒相比，具有起燃溫度低，能耗小的特點，不需要燃料，只需要很低的電能，這樣提高了安全性，某些情況下達到起燃溫度后無需外界供熱，反應溫度在250-350℃。同時，燃燒所放出的熱能可以回收利用。 | 適用于小風量，中、高濃度 | 運行成本較低 |
吸附脫附+催化燃燒（RCO） | 用活性炭或沸石轉輪吸附濃縮，濃縮后的高濃度廢氣引入到催化燃燒裝置中，經催化氧化反應生成無害的水和二氧化碳 | 初期投資中等，吸附劑用量小，可重復使用。 | 適用于大風量，低、中濃度 | 運行成本低。無二次污染。 |