挥发性有机物(VOCs)治理技术大全

VOCs污染排放负荷大
n 2012年我国VOCs排放总量惊人，工 业源排放量约为2088.7万吨
n 1990-2012年，我国VOCs排放量逐年 增长，工业源VOCs排放量增幅大。
n 重点区域VOCs污染排放高度集中
1990-2010年VOCs排放量
乌鲁木齐
辽中
甘肃 兰白
p 适用浓度： 中高浓度
蓄热体工作原理
u 蓄热体要求
Ø 低热膨胀系数 Ø 表面积大 Ø 热稳定性好 Ø 耐腐蚀
蜂窝陶瓷蓄热体+催化剂
等离子体技术
p 原理
等离子子体-‐‑‒ 催化装置
等离子体场富集大量活性物种，如离子、
电子、激发态的原子、分子及自由基等；活
有机废气气
排气气
性物种将污染物分子离解小分子物质
Energy
Pollutant
Active species Catalyst
H2O
CO2
活性物种和臭氧，触 发催化剂，降低活化能。 催化剂选择性地与等离 子体 产生的产物再 反应
p 适用范围
适用于低浓度VOCs，室内空气净化
m3
苯系物
活性炭吸附

二硫化碳解
苯、甲苯、乙 吸气相色谱
苯、邻二甲苯、 法
间二甲苯、对
二甲苯、
异丙苯和苯乙 热脱附进样
烯
气相色谱法
活性炭吸 附二硫化 碳解吸
吸附剂吸 附，使用 采样泵和 采样管采
样。
灵敏度较低，一次采样可多 次分析，在分析苯系物浓度 相差较大或浓度较高时更具
– 催化燃烧炉为30% – 直接燃烧炉为50%
优
-能效比高； -节省空间；
点 -节约材料用量；
-简化系统控制；
-减少NOX生成

蓄热催化燃烧技术
u Reduced ac0va0on energy results in lower temperature required.（降低了活化温度）
--
使用空气采样器， 检出限为0.8mg/2µl，当采样体
气相色谱法 用纯水吸收空气 积为20L、样品溶液为5ml时，最
中的甲醇
低检出限为0.1mg/m3
最低检出限为0.3mg/m3，测量
变色酸比色法
同上
范围为0.5~5mg/m3，当甲醇与 其他醇共存时干扰较大，此时应
p 优点
ü 回收组分 ü 高效
ü 可集成其余技术
p 缺点
ü 成本较高 ü 膜污染
ü 膜的稳定性差 ü 通量小
生物降解技术
p 原理
利用微生物对废气中的污染物进行消化代谢， 将污染物转化为无害的水、二氧化碳及其它无机盐类
循環幫浦 鼓風機
活性污泥曝氣槽
生物洗涤塔
– 能耗低、费用低
p 优点 – 氧化完全
Βιβλιοθήκη Baidu– 能耗低
p 缺点
– 能量利用率 – 光催化剂失活
– 可见光
燃烧法
ü 热力燃烧
ü 催化燃烧 燃烧法
ü 蓄热式热力焚烧 ü 蓄热式催化燃烧
干广广州市灰霾天气气现状一一角角 广州日VOCs浓度变化情况
光化学烟雾
对人体的毒害作用
呼吸系统
Ø 嗅觉、呼吸道、肺部
几乎全部VOCs；恶臭类，有机 硫化物，含氯有机化合物，含 氮有机化合物等
血液、神经系统、 肝肾脏
VOCs
Ø 白血病，肝、肾功能衰竭
抗颗粒物干扰能 力强，便于维护
低温等离子体技术对于臭味的净化具有良好的效果 ，在橡胶废气、食品加工废气等的除臭中得到了 应用，在低浓度喷涂废气净化中也可以得到一定的
应用
光催化技术
采用先进的工艺技术，减少VOCs排放量，如汽车涂装过程 中用3C1B工艺代替传统的3C2B工艺
p VOCs污染末端治理技术
（二）常用VOCs治理技术
VOCs末端治理技术
回收利用技术
销毁技术
冷凝法 吸收法 吸附法 膜分离法
热力焚烧法 催化燃烧法 生物降解法 光催化降解法 等离子体技术
挥发性有机物(VOCs)治理技术
叶代启
华南理工工大大学 环境与能源学院
主要内容
1
VOCs污染现状
2
VOCs典型治理技术
3
典型行业VOCs治理技术
4
5
（一）VOCs污染现状
挥发性有机化合物 Volatile Organic Compounds ，简称VOCs
总挥发性有机物 （TVOCs）、极易挥 发性有机物（VVOC）、 挥发性有机物 （VOC）、半挥发性 有机物（SVOC）
VOCs的环境危害性
q 导致复合型污染； q 诱发灰霾； q 产生生光化学烟雾； q 污染室内空气气； q 影响动植物生生⻓长。
u 甲苯最高值为2509.17µg/m3，超标约11.5倍 u TVOC最高值为6032.88µg/m3，超标约9倍 u 深圳室内甲苯、二甲苯超标率分别为48.15％和25.93%； u 广州这两项污染物的超标率分别为20.69％和13.79％
填充式洗涤塔
优点
技术成熟、可去除气态和 颗粒物、投资成本低、占 地空间小、传质效率高、
对酸性气体高效去除
缺点
有后续废水处理问题、 颗粒物浓度高、会导致 塔堵塞、维护费用高、
可能冒白烟
吸附技术
p 原理
利用吸附剂与污染物质(VOCs)进行物理结合 或化学反应并将污染成份去除
采用气相色谱法.
（二）常用VOCs治理技术
p VOCs污染源头控制技术
u 清洁生产 注重生产全过程的物料回收，充分实现再回收、再利用，防止
和减少污染的产生； u 原料替代
生产过程中采用低VOCs含量的原料，如包装印刷过程中使用 低VOCs溶剂、汽车涂装过程使用低VOCs涂料等； u 工艺改进
冷凝法也经常搭配其它 控制技术，例如:焚化、 吸附、洗涤等作为前处 理步骤
吸收技术
p 原理
由废气和洗涤液接触将VOCs从废气中移走，之后 再用化学药剂将VOCs中和、氧化或其它化学反应破坏。
p 适用范围
适用于高水溶性VOCs，不适用于低浓度气体。
根据沸点
常压下 沸点低于250℃ 有机化合物
VOCs
室温下（25℃） 饱和蒸气压超过133.32Pa 气态分子形态逸散到空气中 有机化合物
根据饱和蒸气压
烷烃、芳香烃类、烯 烃类、卤烃类、酯类、 醛类、酮类和其它化 合物等8类。
ü 蜂窝转轮式吸附
吸附技术
膜分离技术
p 原理
用人工合成的膜分离VOCs物质。
硅橡胶膜
多孔玻璃 态高分子 材料
分子筛膜
p 适用范围
适用于高浓度VOCs，回收效率高于97%
Ø 杀虫剂、除草剂
醛类，烯，烷烃，苯系物，含氯 有机化合物，有机卤化物等
皮肤、眼睛
Ø 刺激性 醛类最为突出；有机硫化 物，含氯有机化合物，含 氮有机化合物等
“三致”作用
Ø 致癌、致畸、致突变 苯系物最为突出，烯，含氯 有机化合物，含氮有机化合 物等
排排氣氣
5.0m
5 7
4
1
6
23
1 廢氣
2 低壓送風機 (200 mmAq)
3 調濕塔
4 生物濾床(濾料厚<1m) 5 排氣 6 排水
生物滤床法
進氣 1.0m
進氣
0.85
m
0.0m
吸收塔
7 調濕水霧
生物濾床排氣處理系統
p 适用范围
以微生物可分解物质为主，污染物为微生物的食物来源， 可以生物处理的污染物包括：碳氢氧组成的各类有机物、简 单有机硫化物、有机氮化物、硫化氢及氨气等无机类等
p 适用范围
多用于高浓度、单一组分有回收价值的VOCs 的处理。
处理成本较高，故通常VOCs浓度≥ 5000 ppm ，方才适用冷凝处理， 其效率介于50 ～ 85 %之间；浓度≥ 1 %以上时，则回收效率可达90 %以 上
蓄热式热力焚烧技术
蓄热式热力焚烧技术（Regenera0ve Thermal Oxidizers）
蓄热式热力焚烧技术
系统特色：
-搞破坏去除效率； -系统弹性化； -操作风量上下限范围大； -热回收率95%； -固定结构式蓄热陶块； -分解温度低
p 典行工艺 废
气
吸附塔
活性碳床
干净气体
冷凝器
风机
p 适用范围
活性碳床
低压蒸汽 废水 VOC回收
适用于：中低浓度的VOCs的净化 优点：去除效率高，易于自动化控制 缺点：不适用于高浓度、高温的有机废气， 且吸附材料需定期更换
气相色谱-质谱 使用采样罐采集 法（GC-MS） 空气样品
特点
当采集样品300ml时，最低检出 浓度≤0.5ppb,采样时采样管容易
被污染
适合气中VOCs与部分SVOCs的 测定样品湿度大会影响分析结果。
挥发性卤 代烃
甲醇
采用活性炭采样， 气相色谱法 二硫化碳解析
蓄热催化燃烧技术
蓄热催化燃烧技术（Regenerative Catalytic Oxidizers，RCO）
p 适用条件
– 温度范围400～600℃,更节能 安全，不产生NOX
– RTO>800℃，NOX二次污染物
p 热回收效率
– 蓄热催化燃烧一体化设备热 回收效率>90%
p 特点
ü 实现VOCs低温去除 ü 适用于低浓度、大风量的VOCs ü 处理效率高，能耗低 ü 净化并清新空气
等离子体技术
动力消耗非 常低
不需要任何的预热 时间，可以即时开
启与关闭
低温等离子体 净化有机废气优势
前景
装置简单，占 用空间小
有优越性。
灵敏度高，不需使用有机试 剂，本底值低，但由于样品 是一次性进样，故在无法确 定样品浓度时，需要进行多
次取样分析。
常用检测方法
污染物
VOCs
分析方法
采样
固体吸附 热脱 附气相色谱-质
谱法
使用无油采样器 采集空气
京津冀 晋北
关中
成渝
武汉
山东 半岛
长三角
长株潭
海西
珠三角 6
常用检测方法
污染物 检测对象 分析方法 采样
特点
气态碳氢化合
总烃/非 甲烷总烃
物及其衍生物 （C2-C12）
的总量，以甲
气相色谱法 (FID检测器)
注射器采 样
烷计。
当进样体积为1.0 ml 时， 本方法的检出限为0.0mg/ m3，测定下限为0.16 mg/
组合技术
沸石转轮+热力焚烧燃 沸烧石 浓缩转轮+蓄热式燃烧 洗涤+高级氧化 滤筒除尘器+蓄热式燃烧技术
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传统技术 新型技术
冷凝技术
p 原理
冷凝将废气降温至VOCs成份之露点以下， 使之凝结为液态后加以回收之方法。