不同VOCs处理工艺对比

来源：发布日期： 2020-09-01

目前有机废气污染物种类繁多，特性各异，因此相应采用的治理方法也各不相同，常用的有：冷凝法、吸收法、氧化法、催化法、吸附法以及光催化氧化等，近年来由国外也发展出一些新的工艺技术：生物法、低温等离子法等，以下对各工艺作简要对比介绍。
1．冷凝回收法
本法是把废气直接导入冷凝器冷凝，冷凝液经分离可回收有价值的有机物。采用冷凝法要求废气中有机物浓度高,一般有机物浓度要达到几万甚至几十万ppm，对于低浓度有机废气此法不适用。
2．吸收法
吸收法吸收剂应具有与被吸收组分较高的亲和力，同时还应具有较小的挥发性，吸收剂吸收饱和后经后处理重新使用的特点。本法适合于中高浓度的废气，但要选择一种廉价、高效、低挥发性的吸收剂比较困难，而且后期的分离成本比较高，同时二次污染问题无法解决，净化效果不理想。
吸收法可分为化学吸收和物理吸收，大部分有机废气不宜采用化学吸收。物理吸收是采用低挥发性或不挥发性溶剂对气相污染物进行吸收，再利用有机分子与吸收剂之间物理性质的差异进行分离的气相污染物控制技术。吸收剂应具有与吸收组分有较高的亲和力，低挥发性，吸收剂吸收饱和后经后处理可重新使用的特点。本法适合于中高浓度的废气，但要选择一种廉价、高效、低挥发性吸收液比较困难，而且后期的分离成本比较高，同时二次污染问题较难解决，净化效果不理想。
3．直接氧化法
本法亦称为热氧化法、热力氧化法，是利用燃气或燃油等辅助燃料氧化放出的热量将混合气体加热到一定温度(700～800℃)，驻留一定的时间(0.3～0.5秒)，使可燃的有害物质进行高温分解变为无害物质。
本法的特点：工艺简单、适用高浓度废气治理；对于自身不能氧化的中低浓度尾气，通常需助燃剂或加热，能耗大（运行成本比催化氧化法高10倍以上）；运行技术要求高，不易控制与掌握。此法在国内基本上未获推广，仅有少数厂家引进国外治理设备应用于较高浓度和温度的制罐印铁业废气治理中，但终因能耗大及运行不稳定，难以正常运转。
4．催化氧化法
本法是把废气加热到200～300℃经过催化床催化氧化转化成无害无臭的二氧化碳和水，达到净化目的。本法的特点：起燃温度低，节约能源；净化率高，无二次污染；工艺简单，操作方便，安全性好；装置体积小，占地面积少；设备的维修与折旧费较低。该法适用于高温、中高浓度的有机废气治理，国内外已有广泛使用的经验，效果良好。该法是治理有机废气的有效方法之一，但对于低浓度、大风量的有机废气治理存在设备投资大、运行成本较高的缺点。
5．吸附法
(1) 直接活性炭吸附法
有机废气通过活性炭的吸附，可达到90%以上的净化率，设备简单、投资小。该法不能对吸附饱和的活性炭进行再生，要求经常更换活性炭以保证净化效果，导致装卸、运输等过程中造成二次污染，并且经常更换的活性炭需要量很大，材料损耗大，运行费用相当高。
(2) 吸附--回收法
该法利用活性炭等吸附剂吸附有机废气，接近饱和后用过热蒸汽反吹活性炭进行脱附再生，蒸汽与脱附出来的有机气体经冷凝、分离，可回收有机液体。该法净化效率较高，但要求提供必要的蒸汽量。另外有机溶剂与水的分离不很彻底，得到的“混合苯”液体质量不高，成份的组份较为复杂，这些有机液体无法直接用到生产中，要再采用蒸馏、精馏、萃取、分离等多道程序，而且蒸汽冷凝效果和设备运转安全问题也亟待解决。该法在工艺技术上仍有待于提高。
(3) 吸附—高温氧化法
应用转轮吸附装置吸附浓缩低浓度的有机废气，采用热空气使有机废气脱附出来进入高温氧化装置，热气体在系统中循环使用或增设二级换热器进行热能回收。该法将低浓度的有机废气通过转轮将其浓缩成高浓度的有机废气再通过高温氧化彻底净化。该法吸取了吸附法和氧化法的优点，克服了各自单独使用的缺点，解决了治理低浓度、大风量有机废气存在的难题，是目前国内治理有机废气的成熟、实用的方法。
6、光催化氧化法
利用特制的高能高臭氧UV紫外线光束照射工业废气，裂解恶臭/工业废气如：VOC类，苯、甲苯、二甲苯等的分子链结构，使有机或无机高分子恶臭化合物分子链，在高能紫外线光束照射下，降解转变成低分子化合物，如CO2、H2O等。利用高能高臭氧UV紫外线光束分解空气中的氧分子产生游离氧，因游离氧所携正负电子不平衡所以需与氧分子结合，进而产生臭氧。UV＋O2→O-+O＊(游离氧)O+O2→O3(臭氧),众所周知臭氧对有机物具有极强的氧化作用，对工业废气及其它刺激性异味有立竿见影的清除效果
7．生物法
该法是基于成熟的生物处理污水技术上发展起来，具有能耗低、运行费用少的特点，在国外有一定规模的应用。其缺点在于污染物在传质和消解过程中需要有足够的停留时间，从而增大了设备的占地，同时由于微生物具有一定的耐冲击负荷限值，增加了整个处理系统在停启时的控制。该法目前在国内污水站废气治理中有少量应用，对工业废气治理的应用很少。
8．低温等离子法
低温等离子体被称为物质第四形态，它由电离的导电气体组成，有分子、电子、正离子、负离子、激发态的原子或分子、基态的原子或分子、质子、光子组合而成。即是由大量的正负带电粒子和中性粒子组成的以每秒300万次至3000万次的速度反复轰击异味气体的分子，去启动、电离、裂解废气中的各种成分，从而发生氧化等一系列复杂的化学反应，再经过多级净化，将有害物转化为无害物。利用等离子体技术处理废气是一种应用前景非常广阔的方法。但是目前大多数还在试验阶段，未见有效的工业应用，处理效率得不到保证。
9. 蓄热式氧化法

蓄热式氧化法，是在热氧化装置中加入蓄热式热交换器，预热VOCs气，再进行氧化反应。随着蓄热材料的发展，目前蓄热式热交换器的热回收率已能达到95%以上，而且占用空间越来越小，这样辅助燃料的消耗很少(甚至不用辅助燃料，且当VOCs浓度达到一定值以上时，还可从RTO输出热量)。同时，由于目前的蓄热材料都选用陶瓷填料，所以可处理腐蚀性或含有颗粒物的VOCs气体。目前该工艺技术成熟，应用较多，适用于中、高浓度废气或复杂气体。

表3.3-1常用治理工艺的对照分析表

工艺项目	吸附-氧化法	光催化氧化	活性炭吸附法	催化氧化	蓄热氧化	生物法
净化原理	吸附高温氧化反应	光裂化	吸附	催化氧化反应	高温氧化	微生物生命活动
工作温度	吸附常温催化氧化<300℃ 高温氧化>800℃	常温	常温	<300℃	>800℃	25-35℃
适用废气	中低浓度大风量	低浓度小风量	低浓度小风量	高浓度小风量	中、高浓度小风量	低浓度小风量
运行成本 (同等风量)	中	较高	高	中	较高	低
设备投资 (同等风量)	中	较高	低	高	较高	高
去除率	95%以上	60%-70%	70%-80%	95%以上	95%以上	60%-80%
应用情况	成熟工艺应用多	成熟工艺应用多	旧工艺现在应用少	成熟工艺应用较多	成熟工艺应用较多	国外较多国内较少
存在问题	设备体积较大	成份复杂时回收物难处置、二次污染	不能再生、活性炭耗量极大、存在二次污染	能耗较大、要求污染源稳定	浓度低时，能耗高	占地大技术不成熟，微生物选择性大