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      淺談VOCs的單一治理與聯合治理技術

      來源: 華北電力大學環境科學與工程係 作者 :李守信 發布時間 :2018-12-12

            近期從生態環境部通報2018-2019年藍天保衛戰重點區域強化監督情況了解到 ,不少地區在治理VOCs的工作中 ,存在著使用等離子 、單純活性炭吸附 、光催化氧化等單級治理技術 ,因而造成處理結果不達標 。為此 ,多地環保部門提出對處理效率較低 ,無法保證處理設施能夠連續穩定高效處理VOCs的處理工藝 ,一律不許采用 ,這些工藝包括 :單一活性炭吸附處理工藝 、光氧催化處理工藝 、處理易燃易爆VOCs使用的低溫等離子處理工藝 。同時提出 ,鼓勵采用前處理後吸附脫附 、催化燃燒 、燃燒等汙染物去除效率較高的聯合治理技術 。
      一 、關於VOCs的單一治理技術
            首先肯定一點 :無論單獨采用哪一種治理技術,隻要選擇得當 、設計合理 、運行管理到位 ,都可以收到理想的處理效果 ,換而言之 ,都可以作到達標排放 。
           welcome新2登錄熟悉的活性炭吸附工藝 。在所有采用吸附法治理VOCs的方法中 ,采用活性炭作吸附劑的吸附工藝是最理想的工藝 。因為與其它吸附法如采用沸石分子篩 、矽膠 、活性氧化鋁作吸附劑的吸附工藝相比 ,從對甲苯的吸附上看 ,活性炭的吸附容量是其它吸附劑的4~8倍(見表一) 。
                                                 表一    活性炭 、沸石分子篩 、矽膠對甲苯吸附性能比較

        活性炭(煤質) 活性炭纖維 沸石分子篩(ZSM-5) 矽膠
      比表麵積/m2/g 700-1000 1100-2500   450-650
      孔徑範圍/nm 1.5-100 1.5-3 0.5-1.2 4.5-7.0
      甲苯飽和吸附量/mg/g 240 491 59.8 35
      ①.黏膠基活性炭纖維
      ②.吸附VOCs常用分子篩
      ③.疏水改性矽膠     

            從表一可以看出 ,活性炭對甲苯的吸附容量遠遠高於沸石分子篩 。活性炭纖維則顯示出更高的吸附容量 。因而采用活性炭吸附工藝 ,隻要吸附劑選擇得當 、設計合理(主要是運行程序) ,運行管理到位 ,它完全可以單獨采用 。所謂吸附劑選擇得當 ,是指根據吸附質的分子動力學直徑去選擇合適的吸附劑 。所說的設計合理 ,除對裝置的要求外 ,主要是吸附程序的設計 。從理論上講 ,吸附法可以處理痕量物質 ,也就是說 ,采用吸附法幾乎可以實現“零”排放 。要實現這一目標 ,必須從吸附程序上做文章 。大家知道 ,任何一種吸附劑都有一個吸附容量的指標 。而當吸附劑床層被穿透時 ,welcome新2登錄認為吸附就達到了飽和 。①.黏膠基活性炭纖維
      ②.吸附VOCs常用分子篩
      ③.疏水改性矽膠
            如果一個吸附床層 ,它的保護作用時間(即達到吸附飽和的時間)為30分鍾 ,那麽 ,為了做到達標排放 ,你可以在吸附進行到25分鍾 、甚至20分鍾就進行脫附 ,而切換到另一個吸附床 ,你還會有不達標的風險嗎 ?在就是設計吸附程序的問題 。這也是轉輪濃縮能夠作到達標排放的原因 。
            再說一下低溫等離子體處理技術 ,由於它的能量較小 ,所以一般隻能用來處理VOCs濃度小於150mg/m3的氣體 。如果濃度過高 ,則需要采取其它方法 ,所以一般情況下 ,低溫等離子技術隻能作為其它技術的輔助方法 。另外由於VOCs大都屬於易燃易爆的氣體 ,所以在裝置的設計上要特別注意 。說到光氧化 、光催化等也都隻能用於處理濃度低於150mg/m3的氣體 。
           再說說燃燒法(包括直接燃燒 、熱力燃燒 、催化燃燒 、RTO 、RCO) 。這些處理方法都屬於消除法(也稱破壞法) 。按理說 ,對於VOCs的處理 ,燃燒法是最徹底的處理方法 ,所以 ,目前凡是采用燃燒法(包括轉輪濃縮-催化燃燒)都得到了廣大用戶的青睞 。
           從理論上講,如果不算經濟賬 ,燃燒法可以處理任何濃度的氣體 。但是 ,當企業處理的氣體濃度過低時 ,要想直接燃燒 ,那就得加輔助燃料 ,這就是要采用熱力燃燒。究竟要采用何種方式燃燒 ,需要對物質的燃燒熱進行計算 ,如果燃燒放出的熱量能夠維持燃燒的繼續進行 ,那就可以采用直接燃燒的方式 ,否則就需要選擇其他的燃燒方式 ,如熱力燃燒或催化燃燒 ,這裏還有一個選擇催化劑的問題 。至於RTO、RCO工藝 ,隻是在蓄熱體的選擇上要做些文章罷了 。
            但是,需要注意的幾點是 :不是什麽樣的VOCs都可以燒的 ,比如含氯的VOCs,如二氯甲烷 、二氯乙烷 、氯仿 、四氯化碳等 ,它們在燃燒時 ,特別是催化燃燒時 ,很容易生成毒性更強的光氣或二噁英 !
            在采用燃燒法時 ,一定要考慮經濟上是否合理 。一般情況下 ,企業對於VOCs的處理工藝選擇上 ,都是以回收為主的 。實在無法回收的才會把它燒掉 。所以說 ,采用燃燒法處理VOCs是沒有辦法的辦法 。
      二 、關於聯合處理技術
           什麽叫聯合處理 ?通俗表述就是整個處理係統隻有一個排放口 。在企業的VOCs處理工藝上 ,往往會出現一個誤區 :比如轉輪吸附濃縮-催化燃燒工藝 ,它雖然整個處理係統非常緊湊 ,但是它卻有兩個排放口 ,即轉輪濃縮工序部分有一個排放口 ,而燃燒工序部分還有一個排放口 ,要做到達標排放 ,必須對兩個排放口都要進行檢測 ,才能確實做到對整體處理效果的監管 。
            總之 ,不論采用單一的還是聯合的處理技術 ,隻要方法選擇正確 、設計合理 、運行管理到位 ,都可以作到達標排放 ;不能籠統地說 ,不能采用單一技術去處理VOCs ,而必須采用聯合技術去處理VOCs 。希望大家對VOCs處理的各種技術 ,從技術原理是去搞清它 ,並且搞清各種技術的使用對象和適應範圍以及它們的運行管理 ,這樣 welcome新2登錄才能正確選擇處理方法 ,才能對治理單位所采用的治理技術做出正確的判斷 ,才能更好地指揮和監督整個VOCs治理行業 。

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