挥发性有机废气治理技术探讨

2018-06-12蔡洋

建材与装饰 2018年27期

蔡洋

（梅州晨风节能环保科技有限公司　广东梅州　514000）

引言

VOCs是一种有害气体，其沸点与水的沸点相近，有些VOCs的沸点处于高温的状况，这时该挥发性有机废气的饱和蒸汽压都会超过133.3Pa，在该条件之下，它们也许会成为挥发性有机化合物，而该种有机挥发化合物会对空气产生污染，危害人类的身体健康。该些挥发性有机化合物的成分主要包括烃类、卤代烃、氮烃、含氧烃、硫烃等多种环芳香烃，因为它们的特新相类似，很容易混在一起，进而造成环境的污染。同时该些挥发性有机废气会对人类的健康造成威胁，通过人类的呼吸道进入到人的体内，进而对人的器官造成巨大的伤害。所以，在这个科技飞速发展的时代，对于VOCs的有效治理极其重要，进而控制有机废气的浓度。

1　挥发性有机废气治理技术的分析

1.1　利用生物法处理挥发性有机废气

利用生物过滤法对挥发性有机废气进行治理，该种有机废气主要来源于污泥处理、市政污水以及工业生产。为了对恶臭气体进行有效治理，生物过滤法技术被提出，伴随着科学技术的不断发展，该种治理办法对挥发性有机废气的治理也更为有效[1]。该种治理办法，能够将低浓度的挥发性有机废气的处理效果达到更好，而运用该种方法的核心设备为生物滤床（如图1所示），挥发性有机废气能够在生物滤床当中获得较好的治理，将VOCs转化为H2O与CO2，因为在生物滤床当中，已装有可以产生生物膜的填料，该些填料能够使挥发性有机废气被生物滤床内的生物膜所吸附，进而将挥发性有机废气降解为H2O与CO2，进而达到净化VOCs的作用。

1.2　利用吸附法处理挥发性有机废气

图1　生物过滤法工艺的流程图

吸附法指的是使用具备微孔结构的相关吸附剂，该办法主要运用该种吸附剂，能够将空气当中的吸附质吸收到吸附剂的表层，经过吸附剂的吸收将相关有机物从主体当中分离出来[2]，进而达到有机废气的良好治理。吸附法的工艺流程图如图2所示，当挥发性有机废气经过风机的作用，使其传输至吸附塔1，当吸附塔1当中达到饱和状态后，便能够将阀门进行关闭，之后再将挥发性有机废气传送到吸附塔2进行相关的吸附工作，因为VOCs分别在塔2与塔1进行吸附，塔2与塔1操作是互相交替的，所以，只要相关的设计较为合理，便能够获取连续治理的效果，进而有效地对VOCs进行净化。当前常用的吸附剂主要包括沸石分子筛与活性炭，其中沸石分子筛具有微孔结构均匀这一优势，进而加强了该种微型结构的选择性；而活性炭这一吸附剂拥有较好的性能，活性炭具备较大的表面积，这便使活性炭的吸附容量获得更好地提升，使VOCs获得较大的处理[3]。在对VOCs进行吸附的过程当中，由于这两种活性剂都具备较强的吸附能力，并且它们的工艺较为成熟、能耗较低，所以，该种办法在一般的企业当中推行起来都较为容易，进而较好地对VOCs进行治理。

图2　吸附法工艺流程图

1.3　利用催化燃烧法处理挥发性有机废气

催化燃烧法指的是将有机物的温度提升到150～300℃，经催化剂的作用对其进行的没有火焰的燃烧。以加热废气的方式，通过催化燃烧的方式将其转化成无臭无害的H2O与CO2。在对该办法进行运行的过程中，因为起燃的温度比较低，能够防止NOx二次污染物的产生，加大环保的力度。然而，该种办法的处理费用相对而言较高。这些办法主要适用于高浓度或者高温的有机废气。

1.4　利用直接燃烧法处理挥发性有机废气

直接燃烧法指的是使VOCs使用燃油或者燃气等辅料将干燥之后的较高浓度的有机废气经过引风机将其送入废气焚烧炉当中，在此，VOCs首先应当进入换热器当中对其进行预热，之后再进入炉膛内，受到燃烧机内的火焰高温（680～760℃）的影响之下，进而将VOCs转化为H2O与CO2。直接燃烧法中的氧化反应往往都是在高温条件下产生的，温度在620～760℃之间时通常会存在不完全氧化与完全氧化这两种反应，不完全氧化反应所占的比例为30～40%，该反应的最终产物为CO与含氧有机物，而完全氧化最终的产物为水与二氧化碳。不完全氧化反应的主要原因在于VOCs的浓度太低，未充分燃烧所造成的。为了将其充分燃烧，应当在炉内加入辅燃，进而使得VOCs得以充分燃烧。该种办法费用低，且工艺也较为简单，适用于小风量、高浓度的废气，然而对于操作、安全技术方面的要求较高，同时，因为该种燃烧办法必须在高温状况下进行，极易使得NOx二次污染产生。

2　挥发性有机废气治理技术进展和应用

2.1　微波催化氧化技术

伴随着科学技术的不断发展，微波催化氧化技术作为一种高科技的治理技术，该种治理技术获得了飞速的发展，它能够与传统的填料吸附技术进行有效的结合，进而使得挥发性有机废气的治理能力得以提升，运用该种办法，实现传统解吸治理方法向着微波解吸治理办法的转变，进而使得VOCs处理效果的极大提升。在对挥发性有机废气进行治理的过程当中，运用该治理技术，不仅仅可以将挥发性有机废气的吸附与解吸时间缩短，同时运用微波催化氧化技术对VOCs进行治理能够减少各个能源的浪费与消耗，使得处理废气的费用得以减少，提升处理挥发性有机废气的能力。目前其中运用的吸附剂能够接连运用大概二十次，并且在反复利用该些吸附剂的过程当中，可以达到很好的吸附效果，进而使得挥发性有机废气获得彻底的治理。

2.2　活性炭吸附-催化燃烧治理技术

伴随着时代的不断发展创新，活性炭吸附-催化燃烧技术应运而生，相较于传统的碳吸附技术，其具备的吸附能力更强。活性炭纤维治理技术的工作原理为先使用活性炭对VOCs进行吸附与浓缩，活性炭的吸附达到一个饱和的状态时应当将催化燃烧相关设备进行启动，同时运用热空气局部加热活性炭吸附床，从吸附床中吸出的较高浓度的废气就能够在催化反应床当中发生相应的氧化反应，进而达到去除挥发性有机废气的目标。当活性炭的再生次数达到一定数量之后，活性炭的吸附能力会发生明显的降低。活性炭纤维治理技术是当今处理VOCs当中运用得最多的办法，对苯类废气具备较好的吸附能力，但是对烃类废气的吸附能力相对而言较差。然而，该种技术的运行成本相对比较高，倘若环境的湿度较大，活性炭吸附-催化燃烧技术则不适用。

2.3　光催化氧化技术

在众多挥发性有机废气治理技术当中的光催化氧化技术指的是在一定波长光照下，运用催化剂当中光催化这一性质，将“电子-空穴”（高能粒子）对激发出来，“电子-空穴”对和氧、水产生化学反应，产生具备强氧化能力的自由基活性物质，将有机物氧转化为水与二氧化碳。Albericial发现的纳米TiO2具备吸附能力强、无毒、较高的紫外线吸收率、来源宽广、抗光腐蚀性、价格较为低廉、高催化活性、化学稳定性较高等优点。纳米TiO2可以在常温常压下将空气直接当作氧化剂，进而能够使各种有害气体分解为对环境无害的气体，避免了二次污染的发生，在紫外线辐射这一条件下即可发生反应，且反应的速度较快，反应的时间仅仅几小时甚至于几分钟，所以，光催化氧化技术是一种及其便利的净化技术。

2.4　生物治理技术

在挥发性有机废气的治理技术当中的生物治理技术是一个全新的治理办法，该种治理技术主要原理在于以生物治理技术的发展过程作为依据，利用降解微生物的全过程，有效自理挥发性有机废气，使其转化为二氧化碳、水等无机物产物，从而达到有效治理VOCs的效果。然而，因为该种治理技术治理挥发性有机废气的过程相对较为复杂，在运用生物治理技术对VOCs进行处理的过程中，难以确保VOCs在气相当中不会产生对环境有害的物质，从而影响到生物治理技术对挥发性有机废气的处理效果，所以，在实际的运用当中，应当对液化气态污染物这一环节进行严格的注重，挥发性有机废气液化之后，需经过各污染物的生物吸附、新陈代谢、降解的液化全过程。然而，目前该种治理方式还没有形成一个较为完善的理论，在实际的运用当中还没有找到适合的办法，所以，要运用生物技术对挥发性有机废气进行有效治理，仍需更多的科技人员的努力，对VOCs进行进一步的探究。