挥发性有机废气处理技术及前景展望

挥发性有机废气处理技术及前景展望

摘要：有机废气处理问题，是当前工业废气处理的难点、热点问题。本文介绍了目前国内外处理有机废气的几种技术方法：包括氧化法、生物法、冷凝法、吸附法、膜分离法等，并对有机废气发展趋势进行了展望。

关键词：有机废气处理破坏法回收法

Abstract: organic waste gas treatment problem, is the current industrial waste gas processing the difficulty, the hot issue. This paper introduces the organic waste gas treatment at home and abroad and several kinds of technical methods: including oxidation method, biological method, condensation method, adsorption, membrane separation, etc, and on the organic waste gas development trends are also prospected.

Keywords: organic waste gas treatment failure method of recovery

中图分类号：X701 文献标识码：A 文章编号：

Abstract：The organic waste gases treatment problem is the difficult and hot problem of current industrial waste gases. In this paper, we discussed several domestic and foreign technology and methods of disposing organic waste gases, which including oxidation method, biological method, condensation method, adsorption method and so on. What’s more, we take a looking at the future development of the organic waste gases.

KeyWords：organic waster gasdisposingdestroying methodreclaiming method

有机废气是石油化工、喷漆、制药、印刷所排放的最常见的污染物。挥发性有机废气（VOCS）是指沸点在50～260℃、室温下饱和蒸气压超过133.3 Pa 的易挥发性有机化合物，其主要成分为烃类、硫化物、氨等。这些有机废气会造成大气污染，危害人体健康多数具有毒性，对人类的健康和环境均具有危害。部分有机物被列为致癌物，如苯、多环芳烃、氯乙烯、乙腈等。由于VOCs的危险性，很多国家均颁布法令对VOCs排放进行控制，我国的《大气污染防治法》也

要求对工业产生的VOCs气体进行回收利用，这些均促使VOCs处理技术的发展和进步。

目前国内外对治理挥发性有机废气开展了大量的研究和应用，下面将对这些处理技术加以介绍。

处理技术现状

要想从根本上避免或者减少有机废气的排放，首先要不断改进生产的工艺和设备，包括改进原材料、操作的工艺条件，从源头上减少VOCs的生成和挥发。

目前国内外VOCs的处理方法主要有两类：一类是破坏法，另一类是回收法。破坏法主要有热氧化、催化燃烧、生物氧化及集成技术。该类方法主要是通过化学或者生物反应，用热、催化剂和微生物将有机物转变成为CO2和水。回收法主要有：冷凝法、吸收法、膜分离法和吸附法。

图1：有机废气的主要处理技术方法

破坏法技术

热氧化法

热氧化系统也称为微粒污染物焚烧炉，可以去除95%~99%的VOCs。系统的处理能力为1500~800000m3/hr，VOCs的浓度范围为100~2000ppm。一般的停留时间为0.5~1s。热氧化的操作温度为700~1000℃[1]。为了操作的安全起见，进气中VOCs的浓度最好不要超过其爆炸下限的25%。在燃烧氯代烃以及含硫化合物时，由于有酸性物质生产，需要对燃烧尾气进行进一步处理。

催化燃烧法

催化燃烧系统采用贵金属铂、钯催化剂，使得有机气体中的碳氢化合物在较低的温度下(500～700℃)，通过催化剂的作用被氧化分解成无害气体并释放热量。这种高浓度的有机气体在催化燃烧时所放出的热量足以维持其催化反应时所需要的温度,无需外加热源[2]。在催化燃烧过程中，燃烧反应温度低,一般比热焚烧要低300～500℃，由于燃烧完全不会产生CO 和剩余可燃气体，不易生成高温下的二次污染物如二恶英、氮氧化物等，而且脱除污染物效率高，还可以回收热量节约能源，最终有机气体在催化剂的作用下于一定温度下转化为水和二氧化碳,并排向大气。此处理方法的关键问题是开发与研制一种起燃点低、催化活性高、稳定和价廉的催化剂，提高催化剂对有毒气体和污染气体的消除率。

生物技术

生物技术最初是用于降低废气中的恶臭，随着技术的发展证明生物法是高效、低价的VOCs脱除方法[3]。其实质就是在适宜的环境条件下，附着在滤料介质中的微生物利用废气中的有机成分作为碳源和能源，维持生命活动并将有机物分解成为CO2 和H2O 的过程，有机氮被转化为氨气，继而转化为硝酸，硫化物先转化为硫化氢，继而氧化为硫酸。对VOCs的脱除率的顺序为硫化氢>芳烃>醛类和酮类>卤代烃。除含氯较多的有机物分子难以降解外,一般的气态污染物在生物过滤器中的降解速度为10～100 g/ m3·h ，生物过滤器对挥发性有机物的去除率可达95 % ，对恶臭物质达99 %。用于净化有机废气的生物膜处理装置，有生物滤池、生物滴滤池和生物洗涤塔三种形式。

回收法技术

冷凝法

通过降低气体的温度或者增加气体的压力，使得VOCs处于过饱和状态，将VOCs组分冷凝下来。该方法适用于气量小、高沸点和高浓度VOCs的回收。由于处理的VOCs浓度较高，其浓度往往处于爆炸上限，这样在后续的冷凝过程中，气体会进入爆炸范围，存在爆炸的危险，在系统的设计上需要增加惰性气体保护等措施。冷凝法处理后的VOCs的浓度偏高，往往通过结合其它的过程，如吸附、吸收、膜分离法等，使得VOCs的浓度能够达到排放标准。

吸收法

一般采用物理吸收，根据有机物相似相溶的原理，常采用沸点较高、蒸汽压较低的柴油、煤油作为溶剂，使VOCs从气相转移到液相，然后对吸收液进行解析处理，回收其中的VOCs，同时使溶剂得以再生。即将废气引入吸收液进行净化，待吸收液饱和后经加热、解析、冷凝回收；本法适用于大气量、低温度、低浓度的废气，VOCs的脱除率在95~98%。

膜分离法

膜分离是选用人工合成的或天然的膜材料为分离介质，根据VOCs和空气在膜内渗透速率的差异，来实现两者的分离[4]。传递过程的推动力为气体组分在膜两侧的分压差。该法是一种新的高效分离方法。用膜分离法可回收的有机物包括脂肪族和芳香族化合物，卤代烃、醛、酮、腈、酚、醇、胺、酯等。该法最适合处理有机物浓度较高的废气回收效率可以达到97 %以上。膜分离技术的传统工艺如图2所示。

图2膜分离技术的传统工艺