VOCs治理技术.ppt

1 挥发性有机物污染治理技术进展 概念定义 挥发性有机物VOC VolatileOrganicCompounds中文 挥发性有机物 是指常温状态下容易挥发的有机化合物多样的VOCs定义 2 含VOCs产品 3 常见VOCs治理技术 溶剂吸收法 物理吸收 化学吸附 吸附法 界面吸附作用 热破坏法 燃烧反应 生物法 生物降解作用 低温等离子体技术 氧化反应 微波催化氧化技术 氧化反应 半导体光催化技术 氧化反应 臭氧分解法 氧化反应 4 溶剂吸收法 溶剂吸收法采用低挥发或不挥发性溶剂对VOCs进行吸收 在利用VOCs分子和吸收剂物理性质的差异进行分离 吸收效果主要取决于吸收剂的吸收性能和吸收设备的结构特征 在环境工程中 吸收法是控制大气污染的重要手段之一 该方法是以液体溶剂作为吸收剂 使废气中的有害成分被液体吸收 从而达到净化的 其吸收过程是气相和液相之间进行气体分子扩散或者是湍流扩散进行物质转移 由于吸收法治理气态污染物技术成熟 设计及操作经验丰富 适用性强 对处理大风量 常温 低浓度有机废气比较有效且费用低 而且能将污染物转化为有用产品 不足在于吸收剂后处理投资大 对有机成分选择性大 易出现二次污染 影响吸收效率的因素主要有 有机物在吸收剂 卜的溶解度 有机废气的浓度 吸收器的结构形式 如填料塔 喷淋塔 液气比 温度等操作参数 5 东洋纺织株式会社 6 东洋纺织株式会社 7 鸟巢式溶剂回收装置 该装置的主要特征 1 采用活性碳纤维吸付方式 2 吸附回收率可以达到99 以上 3 吸付后的排气可以达到5ppm以下 4 根据溶剂种类配备专用活性碳纤维 5 该设备在中国软包装行业 电池膜制造行业已发挥效益 6 设备24时间使用时约1年多就可收回投资成本 8 吸附法 在处理有机废气的方法中 吸附法也是控制大气污染的重要手段之一 被广泛应用于低浓度 高通量的VOCs处理 吸附法是利用某些具有吸附能力的物质如活性炭 硅胶 沸石分子筛 活性纵化铝等吸附有害成分而达到消除有害污染的目的 与其他方法相比 其优点是去除效率高 能耗低 工艺成熟 脱附后溶剂可回收等 其主要缺点是设备庞大 流程复杂 投资后运行费用较高住有二次污染产生 当废气中有胶粒物质或其他杂质时 吸附剂易中毒 其吸附效果主要取决于吸附剂性质 气相污染物种和吸附系统工艺条件 如操作温度 湿度 压力等因素 目前活性炭是应用最广的吸附剂 9 东莞市长禾环保科技有限公司 10 吸附 脱附 催化燃烧工艺 吸附工艺 适合低浓度情况 需要提供能量进行脱附再生 脱附出来的高浓度污染物需要进行再处理 燃烧工艺 适合高浓度情况 合适的设计工艺可以在只需要补充少量能源情况下维持燃烧 并且可以产生富裕能量 可以彻底分解污染物 催化燃烧的运行费用更低 热破坏法 热破坏法是目前应用比较广泛也是研究较多的VOCs处理方法 可以分为直接燃烧法 催化燃烧法和浓缩燃烧法 其破坏机理是氧化 热裂解和热分解 从而达到治理VOCs的日的 适合小风址 高浓度 连续排放的场合 其优点是设备简单 投资少 操作方便 占地而积少 可以回收利用热能 净化彻底 催化燃烧 起燃温度低 其缺点是有燃烧爆炸危险 热力燃烧需消耗燃料 不能回收溶剂 催化燃烧的催化剂成本高 还存在中毒和寿命问题 11 源晟环境科技有限公司 12 蓄热式焚化处理设备RTO 13 电浆触媒臭氧净化设备SD 湿式 14 利用高能量电脉波冲击氧分子 使氧分子中连接键断裂而游离成氧原子 氧原子再和氧分子结合形成臭氧分子 废气多属于高水溶性的成分 对於废气中有机溶剂 VOC 与异臭味 利用洗涤法将成份由气相转化成液相 让臭氧与污染物直接反应 在反应槽内停留一定时间 使污染物与臭氧进行氧化 分解成CO2 水或无害物 臭氧不但非常有效地可去除水中与空气中的有机物质 最重要的是 它不会和这些有机物质起综合反应 同时具有不残留 不会造成环境污染等优点 且会自动回复成氧气不残留 15 触媒式焚化处理设备CTO 16 触媒式焚化处理设备是一种由触媒与空气接触 使废气中的可燃性物质产生氧化反应 无臭无害 相对于将可燃物质加热到着火点 700 800 来产生氧化反应的直接燃烧式 触媒式焚化处理设备可以在起火点以下的低温状态 250 350 下产生氧化反应 因此预热的燃料费只需直接燃烧式的三分之一 另外触媒式焚化处理设备内建有热交换器 可以节省燃料费 生物法 17 生物法是利用微生物的新陈代谢过程对多种有机物和某些无机物进行生物降解 生成CO2和H2O 进而有效去除工业废气中的污染物质 生物法具有设备简单 运行维护费用低 无二次污染等优点 但对成分复杂的废气或难以降解的VOC 去除效果较差 体积大和停留时间长是生物法的主要问题 有机废气的生物处理工艺流程图 生物法原理 生化法处理有机废气的机理至今仍然没有统一的理论 普遍接受传统的基于气体吸收双膜理论荷兰学者提出的吸收一生物膜理论 一般要经历3个步骤 1 废气中的有机污染物首先同水接触并溶解于水中 即由气膜扩散进人液膜 2 溶解于液膜中的有机物成分在浓度差的推动下进一步扩散到生物膜 进而被其中的微生物捕获并吸收 3 进人微生物体内的有机污染物在其自身的代谢过程中被作为能源和营养物质被分解 经生物化学反应最终转化成为无害的化合物 18 生物法处理工艺比较 目前废气的生物处理方法主要有以下三种 生物吸收法生物过滤池生物滴池塔 床 生物过滤法是一种目前应用较广泛的废气处理法 19 生物过滤法 生物滤池是生物过滤法中研究最早的工艺类型 工艺设备已基本成熟 生物滤池的发展大致经历的第1阶段是生物滤池 它由布气管上覆盖土壤构成 主要用于去除臭气 但由于布气不均匀 布气系统易堵塞和滤床易干化等问题 造成系统运行不稳定 第2个阶段是敞开式生物滤池 目前得到广泛应用 滤池由混凝土构成 建于地面上 由混凝土板或块构成布气一滤料支撑系统 滤料一般由堆肥 泥炭 木屑和惰性颗粒等混合而成 混合滤料减轻了滤层的压实且布气效果较好 但运行一段时间后 仍然有气体阻力增加和沟流现象出现 该系统也可用于臭气脱除 大部分生物滤池的处理效率在90 以上加 臭气通过生物活性填料床时 从气相转移到附着在坑料床中的徽生物细胞 进被氧化分解 20 生物过滤法工艺 臭气通过生物活性填料床时 从气相转移到附着在坑料床中的微生物细胞 进而被氧化分解 生物滤池处理臭气的工艺流程如图所示 21 生物吸收法 生物洗涤器是生物吸收法的主要设备 一般由臭气吸收和悬浮液再生两个阶段组成 分别由吸收设备和再生反应器来完成 工艺如图所示 臭气吸收段的工艺过程为臭气从吸收设备底部进入 向上流动与顶部喷淋向下流动的生物悬浮液在填料床中相互接触 经传质过程进入液相 再进入微生物细胞内或经微生物分泌的胞外脚作用分解 净化后的气体从吸收设备顶部排出 吸收设备常采用喷淋塔或鼓泡塔 22 生物滴滤法 在生物吸收法基础上进行改进 集合了生物过滤法和生物吸收法优点 滴滤塔所用的填料易于挂膜 不易堵塞 比表面积大 进气方式分为水气逆向 同向两种 且废气预先除尘 温度 PH值条件与生物滤池相近 在生物滴滤塔中存在一个连续流动的水相 整个传质过程涉及气 液 固3相 通过回流水可以控制滴滤池水相的PH值 可在回流水中N P物质 为微生物提供营养元素 生物滴滤塔的反应条件 pH值 湿度等 易于控制 而生物滋池中PH值的控制则主要通过在装填料时加入适当的固体缓冲剂来完成 一旦缓冲剂耗尽 则需更新或再生池料 23 山东派力迪环保工程公司 24 低温等离子体技术 低温等离子体技术基本原理是在电场的加速作用下 经过电子碰撞过后的气体分子 形成了具有高活性的粒子 这些活性粒子就对VOCs分子进行氧化 降解反应 从而最终将有毒有害污染物转化为CO2 H2O等无毒无害物质 25 等离子体反应器结构示意 绿深环境工程有限公司 26 光催化氧化法 光催化氧化法对VOCS降解率可达到90 95 该技术是指在一定波长光照下 利用催化剂的光催化活性 使吸附剂在其表面的VOCS发生氧化还原反应 最终将有机物氧化成CO2 H2O及无机小分子物质 光催化氧化具有选择性 反应条件温和 催化剂无毒 能耗低 操作简便 价格相对较低 无副产物生成 使用后的催化剂可用物理和化学方法再生后循环使用 对几乎所有污染物均具净化能力等优点 27 光催化氧化原理图 28 TiO2光解催化氧化设备能高效去除挥发性有机物 VOC 无机物 硫化氢 氨气 硫醇类等主要污染物 以及各种恶臭味 脱臭效率最高可达99 以上 宁波诺倍立光电科技有限公司 29 总结 在有机废气治理技术中 吸收和吸附技术虽然较为成熟和成型 但由于其处理设备容量有限 吸附剂需要再生等问题使得应用受到限制 光催化氧化技术作为近年发展起来的新研究领域 由于存在设备成本较高和处理对象较单一等问题 尚处于实验室研究阶段 但通过不断的技术创新和开发 该技术也将会走进有机废气处理的实用化行列 催化燃烧技术不仅可以处理低 高浓度的有机废气 而且设备简单 投资少 操作方便 净化彻底 因此是目前应用最广泛的 经济有效的处理技术 目前该技术正以研制新型催化剂 如何防止催化剂因非VOCs物质造成的失活和重金属造成的中毒作为研究方向 30 生物处理技术因其耗能低 运转费用便宜 较少形成二次污染 适用于不同规模的各类中 低浓度有机废气的处理 目前正受到各国的重视 工业应用实例和应用领域也在不断地扩大 是一种