VOCs污染控制

主要内容总结及参考文献VOCs概述VOCs控制技术分类吸附法控制VOCs污染生物法控制VOCs污染VOCs污染控制VOCs污染控制VOCs概述——简要介绍概念及性质挥发性有机化合物(volatileoganiccompounds，简称VOCs)是指室温下饱和蒸气压大于133.132kPa、常压下沸点50-260℃以内的有机化合物，包括烃类、卤代烃、芳香烃、多环芳香烃等。在常温下其蒸发速率大，易挥发。来源其来源可分为固定源(如化工厂等)和移动源两种，移动源主要有交通运输、电镀、喷漆以及有机溶剂使用过程中所排放的废气。蒸气压是判断有机物是否属于挥发性有机物的主要依据。VOCs污染控制VOCs控制技术分类分为以下两类：一、以改进工艺技术、更换设备和防止泄露为主的预防性措施；二、以末端治理为主的控制性措施。VOCs控制技术分类如下图所示：（本篇将主要介绍控制性措施中的吸附法和生物法两类）VOCs污染控制泄露控制工艺替代VOCs替代工艺替代及设备改进生物降解氧化分解氧化生物滴滤生物过滤生物洗涤生物过滤生物滴滤膜分离吸收吸附回收浓缩末端控制技术VOCs控制技术VOCs污染控制吸附法控制VOCs污染吸附原理利用吸附剂的多孔结构，将含VOCs的有机废气通过装有吸附剂的装置，其中的VOCs被吸附剂吸附，废气得到净化后排入大气。..常用吸附剂决定吸附法处理VOCs的关键是吸附剂，常用的吸附剂有活性炭、氧化铝、硅胶、人工沸石等。目前，多数采用活性炭，其去除率高，物流中有机物浓度在1000ppm以上，吸附率达95%以上。下面以活性炭吸附为例作以介绍：吸附法分类吸附法分为固定床吸附法、流动床吸附法和浓缩轮吸附法。1.固定床吸附法其特点是吸附与脱附在同一个床层上实现，需要2台或2台以上的吸附器交替工作来维持吸附过程的连续运行，其中一台吸附器进行吸附时，另一台进行再生。2.流动床吸附法废气由吸附床底部进入，自下而上地流动，使吸附剂流动化，VOC与吸附剂接触后被吸附，净化后的废气由顶部排出，吸附了VOC的吸附剂由底部排放，进入脱附单位。在脱附单元内，加热吸附剂，使有机物脱附出来，将气体进入冷凝单元去回收有机溶剂。再生后的吸附剂VOCs污染控制VOCs污染控制送回吸附单元顶部继续进行吸附操作。3.浓缩法浓缩论是一个装满吸附剂的旋转轮。废气由旋转轮的上游侧进入浓缩轮的吸附区，其中被吸附净化后的废气由旋转轮的下游排放；同时另一股流量较小的、温度较高的吸附气朝废气气流相反的方向进入浓缩轮的吸附区，将已吸附的VOC脱附出来。VOCs污染控制活性炭吸附VOCs工艺VOCs过滤器调压器吸附床一吸附床二浓缩器分离器进一步分离运行关闭蒸气净化气蒸气VOCs污染控制研究表明，活性炭吸附VOCs性能最佳，原因在于其它吸附剂(如硅胶、金属氧化物等)具有极性，在水蒸气共存条件下，水分子和吸附剂极性分子进行结合，从而降低了吸附剂吸附性能，而活性炭分子不易与极性分子相结合，从而提高了吸附VOCs的能力。但是，也有部分VOCs(如丙烯酸、苯酚等)被活性炭吸附后难以再从活性炭中除去，对于此类VOCs，不宜采用活性炭作为吸附剂，而应选用其它的吸附材料。VOCs污染控制补充：吸附容量概念：指的是滤料或离子交换剂吸附某种物质或离子的能力。吸附剂的吸附容量在1%～40%之间，在实际应用过程中基本都采用循环使用，即在吸附饱和后需要脱附再生。一般脱附再生方法有加热解吸、溶液萃取、降压或真空解吸、化学转化再生和置换再生等。VOCs污染控制物化性质---VOCs在活性炭表面的吸附能力随吸附质的相对分子量增大而提高，即有机物相对分子量越大，极性越强穿透时间越长。.气体混合---吸附时组分之间存在相互竞争，吸附能力强的有机物分子能置换吸附能力弱的分子。装填密度---增加吸附柱的填充密度，会延长吸附的穿透时间，缩短吸附饱和时间。VOCs浓度---进气初始浓度越高，到达穿透点时间和完全饱和时间越短，进入活性炭微孔中的有机物分子越多。影响因素ADBCVOCs污染控制下面以苯、甲苯为代表VOCs，讨论其影响因素：•VOCs浓度对活性炭吸附的影响以苯作为VOCs的代表物，通过改变苯进气浓度来考察VOCs进气浓度对活性炭吸附特性的影响，如图下所示：VOCs污染控制•气体混合对活性炭吸附的影响图下所示为穿透曲线，显示出明显的二组分吸附特征；吸附时两组分间存在竞争吸附，ACF对甲苯的吸附能力高于苯，这是由于甲苯分子极化作用强，使甲苯的范德华力大于苯；甲苯能从ACF表面置换出已被吸附的部分苯分子，即吸附能力强的组分有置换吸附能力相对弱的组分的现象。VOCs污染控制•物化性质对活性炭吸附的影响对于同浓度的苯、甲苯，在相同实验条件下，甲苯所需的穿透时间大于苯。说明苯与甲苯在ACF表面的吸附能力随被吸附质的相对分子量增大而提高，即有机物相对分子量越大，极性越强，穿透时间越长。VOCs污染控制•装填密度对活性炭吸附的影响研究表明，适当增大吸附剂的填充密度有利于吸附。但是，吸附要维持一定的流量，填充密度的增加势必要造成一定的压力损失，所以，在实际应用中，要根据具体的情况，合理的选择填充密度。VOCs污染控制原理生物法净化VOCs的机理如图1.1所示，它是利用微生物以废气中有机组分作为其生命活动的能源或养分的特性，经代谢降解，转化为简单的无机物(CO2、H2O)或细胞组成物质。与废水生物处理过程最大的区别在于，废气中的有机物质首先经过气相到液相[或固体表面液膜]的传质过程，然后再液相[或固体表面生物层]中被微生物吸附降解。生物法处理VOCs污染VOCs污染控制-其主要结构为再生池和洗涤塔。基本运行方式为洗涤液自塔顶部喷淋而下，废气从塔底进入。洗涤液吸收了VOCs后，进入再生池，洗涤液中的VOCs被微生物吸收降解，达到再生的目标。-VOCs由塔底进入，在塔钟被填料表面的生物膜吸收、降解，净化后气体由塔顶排出。循环喷淋液由填料层上方进入，被生物膜利用，与脱落下生物膜一同流至塔底，沉淀后在其上清液中加入P、N、K，条件pH打入贮藏槽中循环利用。-VOCs首先经过增湿塔后再进入生物过滤塔，过滤塔中活性生物填料层附着大量生物膜，将气体中有机物吸收分解。生物洗涤法(悬浮生长系统)生物滴滤法生物过滤法(附着生长系统)生物法处理VOCs的常用工艺VOCs污染控制VOCs污染控制其结构比生物滤池复杂，但对于处理生成副产物的废气(如H2S)时效果较好。VOCs污染控制两部分组成：1.装有填料的洗涤器---吸收；2.具有活性污泥的生物反应器---生物降解。VOCs污染控制优缺点比较1.生物洗涤法---能较好地控制其中的过程，污染物高集中的转移，过程适合于建模，有很高的操作稳定性，可增加营养物。但投资成本高，产生过多的生物量，水的处理成了难题，同时，吸附阶段可能会堵塞。2.生物滴滤法---操作简单，投资较低，有能力调节pH值，可增加营养物。但过程控制有限，过滤床使用时间有限，不能任意使用过多的生物量。3.生物过滤法---操作简单、投资较低，能降解少量的溶于水中的污染物，适合于减少污染物中恶臭气味。但是，废气的体积流量很低，只能处理低浓度污染物，过程不能控制，空气流的沟槽要求十分规则，过滤床的使用时间有限，不能任意使用过多的微生物量。VOCs污染控制总结：1.在处理有机废气的方法中，吸附法应用极为广泛，与其它方法相比具有去除效率高、净化彻底、能耗低、工艺成熟、易于推广的优点，具有很好的环境和经济效益。但吸附法处理设备庞大，流程复杂，当废气中有胶粒物质或其他杂质时，吸附剂易失效。2.鉴于以上缺点，吸附法常和其它处理方法联用，从而避免一些缺点，提高吸附效率，减少二次污染的可能。2.生物法具有设备简单、运行费用低、较少形成二次污染等优点。生物技术用于处理低浓度的有机物技术较为成熟，但处理高浓度有机物来说还有待进一步研究。目前应用最广泛的是生物滤池和生物滴滤塔。VOCs污染控制参考文献：[1]薛文平、孙辉、姜莉莉、马春、张新欣，等.VOCs在活性炭纤维上吸附性能的研究[J].大连轻工业学院学报，2007，26(2)：152-155[2]高瑞英、陈秋燕、李忠军，等.活性炭吸附VOC苯系物的影响因素研究.广东轻工职业技术学院学报，2005，4(4)：16-22[3]饶佳家、陈柄灿、孙兴福、肖灵玲，等.生物法处理挥发性有机废气的研究.环境污染治理技术与设备，2004，5(9)：56-60[4]秦朝远、乔彤森，等.生物法处理气体中易挥发有机物研究进展.石化技术与应用，2006，24(1)49-53[5]郝吉明、马广大.2版.高等教育出版社，2002.