浅析涉挥发性有机物废气治理

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在工业制造业各个门类生产过程中,因使用原料、加工过程、产品特性等诸多因素,可能会伴随着不同成分废气的排放。有些组分可能会在特定条件下发生反应产生有毒、有害物质,影响人员身体健康,所以十分有必要阐述废气治理工艺。

一、工业废气的类型

目前工业制造业排放废气的特征污染物主要有颗粒物、恶臭、挥发性有机物等,涉颗粒物废气主要产生于粉碎、搅拌、混合、灌装等工序。涉恶臭废气绝大多数来源于工业企业的末端污染防治设施运行过程中。涉挥发性有机物废气与使用含挥发性有机物料行业关联密切,例如石油化工、医药、食品、建材、餐饮等行业。

二、含挥发性有机物组分工业废气治理的必要性

工业生产中排放涉挥发性有机物成分较为复杂,其中不乏对人身体健康带来负面影响,或对自然环境造成危害。空气与水在人类生产生活中同等重要。近年来较为熟知的为室内装修装饰产生的甲醛可对人造成刺激、过敏,更有甚者影响肝脏、造血系统等,挥发性有机物对人造成伤害日趋严重,因此想要确保人类生存环境空气质量,需要不断改进和创新涉挥发性有机物废气处理工艺,提升处理效率及效果。

三、含挥发性有机物组分废气处理技术的应用

国内工程案例应用较为成熟的有机废气治理技术目前主要分为:三级逆流喷淋塔洗涤(NAOH碱洗+NACLO洗涤+水洗)、活性炭床吸附、RTO(蓄热式热氧化)、RCO(蓄热式催化燃烧)、TO(直燃)、活性炭/沸石转轮分子筛浓缩之后燃烧、生物滤池等技术。

1.吸附吸收法。因吸附法与吸收法在工艺原理方面较为相似,本文将吸附法与吸收法作为一个单元合并介绍,吸收法利用配置的特定吸收液与废气充分接触,使废气中的有害成分溶入吸收液中或与吸收液进行反应,从而使废气得到净化。常见有三级洗涤(NAOH碱洗+NACLO洗涤+水洗)。利用引风机将废气引入洗涤塔,利用酸碱中和原理去除废气中的部分酸性气体,废气进入NACLO洗涤塔,NACLO为氧化剂可与部分挥发性有机物成分进行氧化还原反应,生成CO2和H2O等无害无机物,最后经水洗塔可去除部分易溶于水的气体。吸附法:利用比表面积较大吸附剂的吸附能力,当废气通过吸附床时,废气中的部分有害物质成分被吸附,废气得到净化。工业废气净化应用比较成熟的吸附介质有蜂窝活性炭、颗粒活性炭,交换树脂、沸石颗粒等。吸附法操作较为简单,投资相对较低,净化效率不高,通常用于中低风量且浓度较低的废气处理或作为多级净化的末端处理工艺。

2.燃烧法。利用高温加热的方法,将废气中有毒有害物质直接燃烧处理,以期达到净化废气的目的。燃烧法可分为直接燃烧法和催化燃烧法及蓄热式燃烧法。直接燃烧法是将含有污染物的废气送入燃烧器烧掉,适合可燃成分浓度较高的废气,例如石油化工行业的废气可采用TO工艺处理;催化燃烧法是在有催化剂帮助下维持在中低温燃烧废气中的有害物质,常见处理工艺有RCO及CO;蓄热式燃烧通常需要助燃剂,在高温下将废气中的有机物(VOCs)燃烧,氧化成对应的二氧化碳和水,从而净化废气,并回收废气燃烧时所释放出来的热量,此工艺投资大,但可处理大风量、挥发性有机物低浓度废气,具有工业企业可回收热量再次利用辅助其他生产环节的优点。

3.生物法。通过接种调试驯化等一系列环节,利用筛选出的具有针对性降解相关行业有机废气功能的活性微生物,在自身增殖的过程中将废气中的挥发性有机污染物质降解或转化为无害或低害类物质。生物净化废气技术的基本原理是通过培养将微生物附着填料或其他支撑载体上,在温度、PH等适宜的环境条件下,微生物通过新陈代谢以废气中的有机物成分作为碳源和能源,同时将有机物氧化降解为二氧化碳和水的过程,生物法因其工艺特点,可操控性较差,对管理操作人员技术水平要求较高,并因微生物对环境较为敏感不适用于北方冬季气温较低的地区,实际应用局限性较强。

4.光催化氧化。涉挥发性有机物废气的光催化氧化反应机理涉及两个过程:一是在产生一定浓度的臭氧(O3),一定数量的有害气体分子受臭氧(O3)氧化作用,转化为无害物质。二是气体中部分成分及水分子经特定波长紫外线作用产生含有大量高能粒子和高活性的自由基的离子群体,与大分子气体作用,打开了其分子内部的化学键,转化为无害的小分子物质。新生成的羟基自由基[OH]具有很强的氧化性,它能有效的氧化分解有机物。有机废气处理采用光催化氧化工艺时通常采用产生特定范围内波长的优质紫外灯管,利用产生的高强紫外线及O3对有机物进行断链开环并氧化达到净化效果。

5.低温等离子法。等离子是近现代人类发现物质存在的除固态,液态,气态之外的第四种状态,宏观的认为具有电近似中性与高导电性。等离子体是有大量游离的电子、离子、中性粒子等组成的离子浆,这些活性较高的粒子和气体有机物分子相互碰撞的结果,产生大量具有强氧化性的自由基,有机物分子被这些强氧化性的自由基所氧化,反应生成CO2、H2O及其他无害小分子。近年来实际应用中此种工艺出现爆炸事故,涉挥发性有机物废气成分通常并不单一,尤其化工生产行业排放废气大多有易燃组分,从安全生产角度考虑不建议采用。

结束语

通过本文对工业制造业涉挥发性有机物废气处理工艺原理的进一步分析和阐述,使我们熟知未处理的挥发性有机物排放到空气中在生产生活中对身体健康造成的损害,以及对自然环境产生的不利影响,各行各业应予以分析并针对性的采取措施予以净化处理。含挥发性有机物成分的废气可采取吸收吸附法、燃烧法、生物法、光催化氧化法、低温等离子法等工艺进行有效处理。