淺析涉揮發性有機物廢氣治理

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在工業制造業各個門類生產過程中,因使用原料、加工過程、產品特性等諸多因素,可能會伴隨著不同成分廢氣的排放。有些組分可能會在特定條件下發生反應產生有毒、有害物質,影響人員身體健康,所以十分有必要闡述廢氣治理工藝。

一、工業廢氣的類型

目前工業制造業排放廢氣的特征污染物主要有顆粒物、惡臭、揮發性有機物等,涉顆粒物廢氣主要產生于粉碎、攪拌、混合、灌裝等工序。涉惡臭廢氣絕大多數來源于工業企業的末端污染防治設施運行過程中。涉揮發性有機物廢氣與使用含揮發性有機物料行業關聯密切,例如石油化工、醫藥、食品、建材、餐飲等行業。

二、含揮發性有機物組分工業廢氣治理的必要性

工業生產中排放涉揮發性有機物成分較為復雜,其中不乏對人身體健康帶來負面影響,或對自然環境造成危害。空氣與水在人類生產生活中同等重要。近年來較為熟知的為室內裝修裝飾產生的甲醛可對人造成刺激、過敏,更有甚者影響肝臟、造血系統等,揮發性有機物對人造成傷害日趨嚴重,因此想要確保人類生存環境空氣質量,需要不斷改進和創新涉揮發性有機物廢氣處理工藝,提升處理效率及效果。

三、含揮發性有機物組分廢氣處理技術的應用

國內工程案例應用較為成熟的有機廢氣治理技術目前主要分為:三級逆流噴淋塔洗滌(NAOH堿洗+NACLO洗滌+水洗)、活性炭床吸附、RTO(蓄熱式熱氧化)、RCO(蓄熱式催化燃燒)、TO(直燃)、活性炭/沸石轉輪分子篩濃縮之后燃燒、生物濾池等技術。

1.吸附吸收法。因吸附法與吸收法在工藝原理方面較為相似,本文將吸附法與吸收法作為一個單元合并介紹,吸收法利用配置的特定吸收液與廢氣充分接觸,使廢氣中的有害成分溶入吸收液中或與吸收液進行反應,從而使廢氣得到凈化。常見有三級洗滌(NAOH堿洗+NACLO洗滌+水洗)。利用引風機將廢氣引入洗滌塔,利用酸堿中和原理去除廢氣中的部分酸性氣體,廢氣進入NACLO洗滌塔,NACLO為氧化劑可與部分揮發性有機物成分進行氧化還原反應,生成CO2和H2O等無害無機物,最后經水洗塔可去除部分易溶于水的氣體。吸附法:利用比表面積較大吸附劑的吸附能力,當廢氣通過吸附床時,廢氣中的部分有害物質成分被吸附,廢氣得到凈化。工業廢氣凈化應用比較成熟的吸附介質有蜂窩活性炭、顆粒活性炭,交換樹脂、沸石顆粒等。吸附法操作較為簡單,投資相對較低,凈化效率不高,通常用于中低風量且濃度較低的廢氣處理或作為多級凈化的末端處理工藝。

2.燃燒法。利用高溫加熱的方法,將廢氣中有毒有害物質直接燃燒處理,以期達到凈化廢氣的目的。燃燒法可分為直接燃燒法和催化燃燒法及蓄熱式燃燒法。直接燃燒法是將含有污染物的廢氣送入燃燒器燒掉,適合可燃成分濃度較高的廢氣,例如石油化工行業的廢氣可采用TO工藝處理;催化燃燒法是在有催化劑幫助下維持在中低溫燃燒廢氣中的有害物質,常見處理工藝有RCO及CO;蓄熱式燃燒通常需要助燃劑,在高溫下將廢氣中的有機物(VOCs)燃燒,氧化成對應的二氧化碳和水,從而凈化廢氣,并回收廢氣燃燒時所釋放出來的熱量,此工藝投資大,但可處理大風量、揮發性有機物低濃度廢氣,具有工業企業可回收熱量再次利用輔助其他生產環節的優點。

3.生物法。通過接種調試馴化等一系列環節,利用篩選出的具有針對性降解相關行業有機廢氣功能的活性微生物,在自身增殖的過程中將廢氣中的揮發性有機污染物質降解或轉化為無害或低害類物質。生物凈化廢氣技術的基本原理是通過培養將微生物附著填料或其他支撐載體上,在溫度、PH等適宜的環境條件下,微生物通過新陳代謝以廢氣中的有機物成分作為碳源和能源,同時將有機物氧化降解為二氧化碳和水的過程,生物法因其工藝特點,可操控性較差,對管理操作人員技術水平要求較高,并因微生物對環境較為敏感不適用于北方冬季氣溫較低的地區,實際應用局限性較強。

4.光催化氧化。涉揮發性有機物廢氣的光催化氧化反應機理涉及兩個過程:一是在產生一定濃度的臭氧(O3),一定數量的有害氣體分子受臭氧(O3)氧化作用,轉化為無害物質。二是氣體中部分成分及水分子經特定波長紫外線作用產生含有大量高能粒子和高活性的自由基的離子群體,與大分子氣體作用,打開了其分子內部的化學鍵,轉化為無害的小分子物質。新生成的羥基自由基[OH]具有很強的氧化性,它能有效的氧化分解有機物。有機廢氣處理采用光催化氧化工藝時通常采用產生特定范圍內波長的優質紫外燈管,利用產生的高強紫外線及O3對有機物進行斷鏈開環并氧化達到凈化效果。

5.低溫等離子法。等離子是近現代人類發現物質存在的除固態,液態,氣態之外的第四種狀態,宏觀的認為具有電近似中性與高導電性。等離子體是有大量游離的電子、離子、中性粒子等組成的離子漿,這些活性較高的粒子和氣體有機物分子相互碰撞的結果,產生大量具有強氧化性的自由基,有機物分子被這些強氧化性的自由基所氧化,反應生成CO2、H2O及其他無害小分子。近年來實際應用中此種工藝出現爆炸事故,涉揮發性有機物廢氣成分通常并不單一,尤其化工生產行業排放廢氣大多有易燃組分,從安全生產角度考慮不建議采用。

結束語

通過本文對工業制造業涉揮發性有機物廢氣處理工藝原理的進一步分析和闡述,使我們熟知未處理的揮發性有機物排放到空氣中在生產生活中對身體健康造成的損害,以及對自然環境產生的不利影響,各行各業應予以分析并針對性的采取措施予以凈化處理。含揮發性有機物成分的廢氣可采取吸收吸附法、燃燒法、生物法、光催化氧化法、低溫等離子法等工藝進行有效處理。