六大常見的有機廢氣（VOCs）及處理技術

大氣環境問題日益嚴峻，廢氣排放治理也越來越得到政府、社會各界的關注。有機廢氣作為工業廢氣的主要組成部分，對大氣環境和人體影響較大，同時因其來源及成分復雜，處理難度及其所采取的處理方法也各不相同。本文簡要分析常見有機廢氣種類及成分，以及常見有機廢氣的處理技術。


一、常見有機廢氣分類


VOCs(Volatile organic compounds)即揮發性有機化合物，是一類常見的大氣污染物，產生于油漆生產、化纖行業、金屬涂裝、化學涂料、制鞋制革、膠合板制造、輪胎制造等行業。有害的揮發性有機化合物主要包括丙酮、甲苯、苯酚、二甲基苯胺、甲醛、正己烷、乙酸乙酯、乙醇等。


工業企業中揮發性有機廢氣(VOCs)按產生來源劃分，主要有以下幾種：


1. 噴漆廢氣：主要成分為丙酮、丁醇、二甲苯、甲苯、乙酸乙酯、乙酸丁酯等揮發性有機化合物，主要產生于油漆噴涂等表面處理企業，常見的處理方法有油簾吸收、水簾吸收，再配合二三級的活性炭吸附等。


2. 塑料、塑膠廢氣：主要成分為塑料、塑膠等粒子受熱加工過程中揮發出來的聚合物單體，因塑料、塑膠組成成分較為復雜，廢氣中主要含乙烯、丙烯、苯乙烯、丙烯晴和丁二烯等烯烴類塑料聚合物單體，但濃度普遍較低、風量大。涉及企業主要有塑料造粒企業、化纖生產企業、注塑企業、橡膠生產企業等，處理方法主要有活性炭吸收、等離子凈化等。


3. 定型廢氣：主要成分為其主要成分為醛、酮、烴、脂肪酸、醇、酯、內酯、雜環化合物、芳香族化合物。涉及的企業主要為染整企業、化纖生產企業，通常采用水噴淋處理工藝和靜電吸附式處理工藝。


4. 化工有機廢氣：主要由化工企業排放產生，廢氣成分同化工企業設計生產的化工產品種類有較大關系，普遍會采用冷凝回收及催化燃燒技術等凈化收集處理方法。


5. 印刷廢氣：主要成分為油墨中揮發出來的甲苯、非甲烷類總烴、乙酸乙酯、乙醇等。涉及的企業主要為含有油墨印刷工序的企業，主要如包裝品、印花等公司，一般采用活性炭吸附。


二、常見VOC 有機廢氣凈化處理方法匯總


優先選擇成本低、能耗少、無二次污染的廢氣凈化處理方法，充分利用廢氣的余熱，實現資源的循環利用。一般情況下，石化企業由于其生產活動的特殊性，排氣濃度高，多采用冷凝、吸收、燃燒等方法進行廢氣的凈化處理。而印刷等行業的排氣濃度低，多采用吸附、催化燃燒等方法進行廢氣凈化處理，下面就這幾種方法進行簡單概述：


1.冷凝回收法


冷凝法就是將工業生產的廢氣直接引入到冷凝器中，經過吸附、吸收、解析、分離等環節的作用和反應，回收有價值的有機物，回收廢氣的余熱，凈化廢氣，使廢氣達到排放標準。當有機廢氣濃度高、溫度低、風量小時，可采用冷凝法進行凈化處理，一般應用于制藥、石化企業。通常還會在冷凝回收裝置后面再加裝一級或多級的其他有機廢氣凈化裝置，以做到達標排放。


2.吸收法


工業生產中多采用物理吸收法，就是將廢氣引入吸收液中進行吸收凈化，吸收液飽和后進行加熱、解析、冷凝等處理，回收余熱。在濃度低、溫度低、風量大的情況下可踩踏吸收法，但需要配備加熱解析回收裝置，投資額大。涉及油漆涂裝作業企業常用的油簾、水簾吸收漆霧的方法，即常見的有機廢氣吸收法。


3.直接燃燒法


直接燃燒法就是利用燃氣等輔助性材料將廢氣點燃，促使其中的有害物質在高溫燃燒下轉變成無害物質，該方法投資小，操作簡單，適用于濃度高、風量小的廢氣，但其安全技術要求較高。


4.催化燃燒法


催化然后就是將廢氣加熱經催化燃燒后轉變成無害的二氧化碳和水。該方法適用于溫度高、濃度高的有機廢氣凈化處理中，其具有燃燒溫度低、節能、凈化率高、占地面積少等優點，但投資較大。


5.吸附法


吸附法又可分成三種：


1. 直接吸附法，利用活性炭對有機廢氣進行吸附凈化處理，凈化率可達95%以上，該方法設備簡單、投資少，但需要經常更換活性炭，頻繁的裝卸、更換等程序增加運行費用。


2. 吸附-回收法。利用纖維活性炭吸附有機廢氣，使其在趨近飽和狀態下過熱蒸汽反吹，實現脫附再生。


3. 新型吸附-催化燃燒法。該方法綜合吸附法與催化燃燒方法的優點，具有運行穩定、投資少、運行成本少、維修簡單等優點。其利用新型吸附材料對有機廢氣進行吸附處理，使其在接近飽和狀態下在熱空氣的作用下吸附、解析、脫附，接著再將廢氣引入催化燃燒床進行無焰燃燒處理，實現廢氣的徹底凈化處理。該方法適用于濃度低、風力大的廢氣凈化處理中，是當前國內應用多的一種廢氣凈化處理辦法。


6.低溫等離子凈化法


低溫等離子體是繼固態、液態、氣態之后的物質四態，當外加電壓達到氣體的放電電壓時，氣體被擊穿，產生包括電子、各種離子、原子和自由基在內的混合體。


放電過程中雖然電子溫度很高，但重粒子溫度很低，整個體系呈現低溫狀態，所以稱為低溫等離子體。低溫等離子體降解污染物是利用這些高能電子、自由基等活性粒子使污染物分子在極短的時間內發生分解，并發生后續的各種反應以達到降解污染物的目的。


揮發性有機污染物(VOCs)傳統的處理方法如吸收、吸附、冷凝和燃燒等，對于低濃度的VOCs很難實現，而光催化降解VOCs 又存在催化劑容易失活的問題，利用低溫等離子體處理VOCs可以不受上述條件的限制，具有潛在的優勢。


但由于等離子體是一門包含放電物理學、放電化學、化學反應工程學及真空技術等基礎學科之上的交叉學科。因此，目前能成熟的掌握該技術的單位非常少，大部分宣傳采用低溫等離子技術處理廢氣的宣傳都不是真正意義上的低溫等離子廢氣處理技術。


總結


不同的有機廢氣成分、濃度適用不同的有機廢氣處理方式，目前綜合技術成熟性、經濟性以及設備維護等多方面因素，應用為廣泛的還是活性炭吸附法。但是活性炭吸附法存在適用期限到后廢活性炭洗脫回收成本大、存在污染轉移等缺點，因此新型吸附-催化燃燒法已在技改中或新建項目中被普遍應用。


而低溫等離子凈化法因其后期維護成本低等優點正受到越來越多企業的青睞，但也存在設備投資成本高等問題。相信隨著技術和工業的發展，低溫等離子凈化技術會越來越成熟，設備投資也會隨之下降，屆時將會得到普遍應用。