各类(lei)废气处(chu)理方法介绍

挥(hui)发性(xing)有机物，常用(yong)VOCs表示，它是Volatile Organic Compounds三个词字母的缩写，总挥(hui)发性(xing)有机物有时也用(yong)来表示。

根(gen)据卫(wei)生组(zu)织（WHO）的定义(yi)，VOCs（volatile organic compounds）是(shi)在(zai)常温下(xia)(xia)，沸点(dian)50℃至260℃的各种有(you)(you)机(ji)化(hua)(hua)合(he)物。在(zai)我国(guo)，VOCs是(shi)指常温下(xia)(xia)饱和蒸汽(qi)压(ya)大(da)于70 Pa、常压(ya)下(xia)(xia)沸点(dian)在(zai)260℃以下(xia)(xia)的有(you)(you)机(ji)化(hua)(hua)合(he)物，或(huo)在(zai)20℃条件下(xia)(xia)，蒸汽(qi)压(ya)大(da)于或(huo)者等于10 Pa且具有(you)(you)挥发性的全部有(you)(you)机(ji)化(hua)(hua)合(he)物。

通常分为非甲烷碳氢化(hua)合物(wu)（简(jian)称NMHCs）、含氧有机化(hua)合物(wu)、卤代烃、含氮有机化(hua)合物(wu)、含硫有机化(hua)合物(wu)等(deng)几大(da)类。VOCs参与(yu)大(da)气环(huan)境中臭氧和(he)二次(ci)气溶胶的(de)(de)形成(cheng)，其对(dui)区域性(xing)大(da)气臭氧污(wu)染、PM2.5污(wu)染具有重(zhong)要的(de)(de)影响。大(da)多数VOCs具有令(ling)人不适的(de)(de)特殊气味，并具有毒(du)性(xing)、刺激性(xing)、致(zhi)(zhi)畸性(xing)和(he)致(zhi)(zhi)癌(ai)作用，特别是苯(ben)、甲苯(ben)及甲醛等(deng)对(dui)人体(ti)健康会造成(cheng)很大(da)的(de)(de)伤害。VOCs是导致(zhi)(zhi)城(cheng)市灰霾和(he)光化(hua)学烟雾的(de)(de)重(zhong)要前体(ti)物(wu)，主要来源于煤化(hua)工、石(shi)油(you)化(hua)工、燃料(liao)涂料(liao)制(zhi)(zhi)造、溶剂制(zhi)(zhi)造与(yu)使用等(deng)过程。

当(dang)前(qian)，voc废(fei)气(qi)处理方法(fa)(fa)(fa)有(you)燃烧法(fa)(fa)(fa)、吸收法(fa)(fa)(fa)、吸附法(fa)(fa)(fa)、光(guang)催化(hua)法(fa)(fa)(fa)、生物法(fa)(fa)(fa)、法等(deng)多种。

一、VOC废(fei)气处理技术——热(re)破坏法

热(re)破(po)坏法是指直接和辅助燃烧有(you)机气体，也就是VOC，或利用合(he)适的催(cui)化(hua)剂加快(kuai)VOC的化(hua)学(xue)反应，达到降低有(you)机物(wu)浓度，使(shi)其不再具(ju)有(you)危害(hai)性的一(yi)种处(chu)理方法。

热破坏法(fa)对于(yu)浓度(du)(du)较(jiao)低的有(you)机(ji)(ji)废气处理效果(guo)比较(jiao)好(hao)，因此，在(zai)处理低浓度(du)(du)废气中(zhong)得(de)到(dao)了广(guang)泛应(ying)(ying)用(yong)。这种(zhong)方(fang)法(fa)主要分为两种(zhong)，即直接(jie)(jie)火(huo)焰燃烧(shao)和催(cui)化(hua)(hua)燃烧(shao)。直接(jie)(jie)火(huo)焰燃烧(shao)对有(you)机(ji)(ji)废气的热处理效率相(xiang)对较(jiao)高，一般情况下可达到(dao)99%。而催(cui)化(hua)(hua)燃烧(shao)指(zhi)的是(shi)在(zai)催(cui)化(hua)(hua)床层的作用(yong)下，加快有(you)机(ji)(ji)废气的化(hua)(hua)学反应(ying)(ying)速度(du)(du)。这种(zhong)方(fang)法(fa)比直接(jie)(jie)燃烧(shao)用(yong)时更(geng)少，是(shi)高浓度(du)(du)、小流(liu)量有(you)机(ji)(ji)的较好技术(shu)。

RCO催化燃(ran)烧设备

二、VOC废气处理技(ji)术——吸附(fu)法

有机废(fei)(fei)气(qi)中的吸附法(fa)主要适用(yong)于低(di)浓度(du)、高(gao)通量有机废(fei)(fei)气(qi)。现(xian)阶(jie)段，这种(zhong)有机废(fei)(fei)气(qi)的处(chu)理方法(fa)已经相当成熟，能量消耗比较(jiao)小，但是处(chu)理效率却非(fei)常高(gao)，而且可以彻底净化有害有机废(fei)(fei)气(qi)。实践证明(ming)，这种(zhong)处(chu)理方法(fa)值得推广应(ying)用(yong)。

但是(shi)这种方(fang)法也存(cun)在一定缺陷，它需要的(de)(de)设备体(ti)积(ji)比较(jiao)(jiao)庞大(da)，而且工艺流程(cheng)比较(jiao)(jiao)复(fu)杂;如果废(fei)气(qi)中(zhong)有(you)大(da)量杂质，则容易(yi)导致工作人员中(zhong)毒。所以，使用此(ci)方(fang)法处理废(fei)气(qi)的(de)(de)关(guan)键在于吸附剂(ji)。当前，采用吸附法处理有(you)机(ji)废(fei)气(qi)，多使用活性(xing)炭(tan)(tan)，主(zhu)要是(shi)因为活性(xing)炭(tan)(tan)细孔结构(gou)比较(jiao)(jiao)好，吸附性(xing)比较(jiao)(jiao)强。

此外，经过(guo)氧(yang)化铁或臭氧(yang)处(chu)理，活(huo)性(xing)炭(tan)的吸(xi)附性(xing)能将会更好(hao)，有(you)机废气的处(chu)理将会更加安(an)全(quan)和有(you)效。

三、VOC废气(qi)处理技术——生(sheng)物处理法(fa)

从处理(li)(li)的(de)基本原理(li)(li)上讲(jiang)，采(cai)用(yong)生物(wu)处理(li)(li)方法(fa)处理(li)(li)有机(ji)废(fei)气，是(shi)使(shi)用(yong)微生物(wu)的(de)生理(li)(li)过程把(ba)有机(ji)废(fei)气中(zhong)的(de)有害(hai)物(wu)质转(zhuan)化为简单的(de)无(wu)机(ji)物(wu)，比(bi)如CO2、H2O和(he)其它(ta)简单无(wu)机(ji)物(wu)等。这是(shi)一种无(wu)害(hai)的(de)有机(ji)废(fei)气处理(li)(li)方式。

一(yi)(yi)般情(qing)况下(xia)，一(yi)(yi)个(ge)(ge)完整的(de)(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)处理有(you)机(ji)(ji)废气(qi)过程包括3个(ge)(ge)基本步骤：a)有(you)机(ji)(ji)废气(qi)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)有(you)机(ji)(ji)污染物(wu)(wu)起先与(yu)水接(jie)触，在(zai)(zai)水中(zhong)(zhong)可以(yi)(yi)迅速溶解(jie);b)在(zai)(zai)液(ye)(ye)膜中(zhong)(zhong)溶解(jie)的(de)(de)(de)(de)有(you)机(ji)(ji)物(wu)(wu)，在(zai)(zai)液(ye)(ye)态浓度低(di)的(de)(de)(de)(de)情(qing)况下(xia)，可以(yi)(yi)逐步扩散到生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)膜中(zhong)(zhong)，进而被附着(zhe)在(zai)(zai)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)膜上的(de)(de)(de)(de)微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)吸收;c)被微(wei)(wei)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)吸收的(de)(de)(de)(de)有(you)机(ji)(ji)废气(qi)，在(zai)(zai)其(qi)自身生(sheng)(sheng)理代谢过程中(zhong)(zhong)，将会(hui)被降解(jie)，转化(hua)为(wei)对环境(jing)没有(you)损(sun)害的(de)(de)(de)(de)化(hua)合物(wu)(wu)质。

四、VOC废气(qi)处理技术——变压(ya)吸(xi)附分离(li)与净化技术

变(bian)(bian)压吸(xi)附(fu)分离与(yu)净化(hua)技术(shu)是利用气体(ti)(ti)组分可吸(xi)附(fu)在(zai)固体(ti)(ti)材料上的(de)(de)(de)特性，在(zai)有机废气与(yu)分离净化(hua)装置中，气体(ti)(ti)的(de)(de)(de)压力(li)会出现一定的(de)(de)(de)变(bian)(bian)化(hua)，通(tong)过(guo)这(zhei)种压力(li)变(bian)(bian)化(hua)来(lai)处理(li)有机废气[6]。

PSA技术(shu)主要应(ying)用的(de)是物理法，通过物理法来实现有(you)机(ji)(ji)废气(qi)的(de)净(jing)化，使(shi)用材(cai)料主要是沸石分子筛。沸石分子筛，在(zai)(zai)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)选(xuan)择性和吸(xi)附(fu)(fu)(fu)量两(liang)方面有(you)一(yi)(yi)(yi)定优(you)势。在(zai)(zai)一(yi)(yi)(yi)定温度和压力(li)下(xia)，这种沸石分子筛可(ke)以吸(xi)附(fu)(fu)(fu)有(you)机(ji)(ji)废气(qi)中(zhong)的(de)有(you)机(ji)(ji)成分，然后把剩余气(qi)体输送到下(xia)个环节中(zhong)。在(zai)(zai)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)有(you)机(ji)(ji)废气(qi)后，通过一(yi)(yi)(yi)定工序(xu)将其转(zhuan)化，保持(chi)并(bing)提高吸(xi)附(fu)(fu)(fu)剂(ji)的(de)再(zai)生能力(li)，进而可(ke)让(rang)吸(xi)附(fu)(fu)(fu)剂(ji)再(zai)次(ci)投(tou)入(ru)使(shi)用，然后重复上步骤工序(xu)，循环反复，直到有(you)机(ji)(ji)废气(qi)得到净(jing)化。

近年来，该(gai)(gai)技(ji)术(shu)开(kai)始(shi)在工(gong)(gong)业生产中应用，对于气体(ti)分离有(you)(you)良好效(xiao)果(guo)。该(gai)(gai)技(ji)术(shu)的(de)主要优势有(you)(you)：能源消耗(hao)少、成(cheng)本比较低(di)、工(gong)(gong)序操作(zuo)自动化(hua)及(ji)分离净化(hua)后混(hun)合物纯度比较高(gao)、环境(jing)污染小等。使用该(gai)(gai)技(ji)术(shu)对于回收和(he)处理有(you)(you)一(yi)定(ding)价值(zhi)的(de)气体(ti)效(xiao)果(guo)良好，市场发展前(qian)景广(guang)阔，成(cheng)为未来有(you)(you)机废(fei)气处理技(ji)术(shu)的(de)发展方向。

五、VOC废气处理技术——氧(yang)化法

对(dui)于有(you)毒、有(you)害，而且不需(xu)要回(hui)收的VOC，热氧(yang)化(hua)法(fa)是(shi)较(jiao)适合的处理技术和方法(fa)。氧(yang)化(hua)法(fa)的基本原(yuan)理：VOC与O2发生氧(yang)化(hua)反(fan)应，生成(cheng)CO2和H2O，化(hua)学方程式如(ru)下：

从(cong)化(hua)(hua)(hua)学反(fan)(fan)应(ying)(ying)方程(cheng)式上看，该(gai)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)反(fan)(fan)应(ying)(ying)和化(hua)(hua)(hua)学上的(de)燃烧过程(cheng)相(xiang)类似，但其由于VOC浓度比(bi)较低，在化(hua)(hua)(hua)学反(fan)(fan)应(ying)(ying)中不会(hui)产(chan)生(sheng)肉眼可(ke)见的(de)火(huo)焰(yan)。一般情(qing)况下(xia)，氧(yang)化(hua)(hua)(hua)法通过两(liang)种(zhong)方法可(ke)确保氧(yang)化(hua)(hua)(hua)反(fan)(fan)应(ying)(ying)的(de)顺(shun)利进行：a)加热。使含(han)有(you)(you)(you)VOC的(de)有(you)(you)(you)机废(fei)气(qi)达到反(fan)(fan)应(ying)(ying)温度;b)使用催化(hua)(hua)(hua)剂。如果温度比(bi)较低，则氧(yang)化(hua)(hua)(hua)反(fan)(fan)应(ying)(ying)可(ke)在催化(hua)(hua)(hua)剂表面(mian)进行[7]。所以，有(you)(you)(you)机废(fei)气(qi)处(chu)理(li)的(de)氧(yang)化(hua)(hua)(hua)法分(fen)为以下(xia)两(liang)种(zhong)方法：

a.催化氧(yang)化法

现阶段，催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)氧化(hua)(hua)(hua)法(fa)使用的(de)(de)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)剂(ji)(ji)(ji)有两种(zhong)(zhong)，即(ji)贵金(jin)(jin)属(shu)(shu)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)剂(ji)(ji)(ji)和非贵金(jin)(jin)属(shu)(shu)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)剂(ji)(ji)(ji)。贵金(jin)(jin)属(shu)(shu)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)剂(ji)(ji)(ji)主(zhu)要(yao)包括Pt、Pd等，它们以(yi)细颗粒形式依附在(zai)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)剂(ji)(ji)(ji)载体上(shang)，而催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)剂(ji)(ji)(ji)载体通(tong)常是(shi)金(jin)(jin)属(shu)(shu)或陶瓷蜂窝，或散装填料;非贵金(jin)(jin)属(shu)(shu)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)剂(ji)(ji)(ji)主(zhu)要(yao)是(shi)由过渡元素金(jin)(jin)属(shu)(shu)氧化(hua)(hua)(hua)物(wu)，比(bi)如(ru)(ru)MnO2，与粘合(he)剂(ji)(ji)(ji)经过一定(ding)比(bi)例混合(he)，然(ran)后制成的(de)(de)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)剂(ji)(ji)(ji)。为有效防止催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)剂(ji)(ji)(ji)中(zhong)毒后丧失催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)活性，在(zai)处(chu)理前必(bi)须彻(che)底清除(chu)(chu)可使催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)剂(ji)(ji)(ji)中(zhong)毒的(de)(de)物(wu)质，比(bi)如(ru)(ru)Pb、Zn和Hg等。如(ru)(ru)果有机(ji)废气中(zhong)的(de)(de)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)剂(ji)(ji)(ji)毒物(wu)、遮盖质无法(fa)清除(chu)(chu)，则(ze)不可使用这种(zhong)(zhong)催(cui)(cui)化(hua)(hua)(hua)氧化(hua)(hua)(hua)法(fa)处(chu)理VOC;

b.热氧化法

热(re)氧化法当前分为三种(zhong)：热(re)力燃烧式(shi)、间壁(bi)式(shi)、蓄(xu)热(re)式(shi)。三种(zhong)方法的主要(yao)区别在于热(re)量回收方式(shi)。这三种(zhong)方法均能催化法结合(he)，降低化学反应的反应温度(du)。

热力燃(ran)烧(shao)式热氧化器，一(yi)般(ban)情况下是指(zhi)气(qi)(qi)体(ti)焚烧(shao)炉。这种(zhong)气(qi)(qi)体(ti)焚烧(shao)炉由助(zhu)燃(ran)剂(ji)、混合(he)区(qu)和燃(ran)烧(shao)室(shi)三部分组成。其中，助(zhu)燃(ran)剂(ji)，比如(ru)天然气(qi)(qi)、石油等，是辅助(zhu)燃(ran)料，在燃(ran)烧(shao)过程(cheng)中，焚烧(shao)炉内产生(sheng)的热混合(he)区(qu)可对VOC废(fei)(fei)(fei)气(qi)(qi)预热，预热后(hou)便可为(wei)有机废(fei)(fei)(fei)气(qi)(qi)的处理(li)提供足够空间(jian)、时间(jian)，实现有机废(fei)(fei)(fei)气(qi)(qi)的无害化处理(li)。

在(zai)(zai)供氧充足条(tiao)(tiao)件(jian)下，氧化反应的(de)反应程度(du)——VOC去(qu)除率——主要取决于“三T条(tiao)(tiao)件(jian)”：反应温度(du)(Temperat)、时间(Time)、湍流混合情(qing)况(Turbulence)。这“三T条(tiao)(tiao)件(jian)”是相互(hu)联系(xi)的(de)，在(zai)(zai)一定范围内，一个条(tiao)(tiao)件(jian)的(de)改(gai)善可(ke)使(shi)另(ling)外两个条(tiao)(tiao)件(jian)降低。热力燃(ran)烧式(shi)热氧化器的(de)缺点在(zai)(zai)于：辅助燃(ran)料价格高，导致装(zhuang)置操作费用比较(jiao)高。

间(jian)(jian)壁(bi)(bi)式(shi)(shi)热(re)(re)氧(yang)化器(qi)指的(de)(de)是(shi)在热(re)(re)氧(yang)化装置中，加入间(jian)(jian)壁(bi)(bi)式(shi)(shi)热(re)(re)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)换器(qi)，进而把(ba)燃烧室排出气(qi)体的(de)(de)热(re)(re)量传送给氧(yang)化装置进口(kou)处温度比较低(di)的(de)(de)气(qi)体，预热(re)(re)完成(cheng)后(hou)便可(ke)促成(cheng)氧(yang)化反(fan)应。现阶段，间(jian)(jian)壁(bi)(bi)式(shi)(shi)热(re)(re)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)换器(qi)的(de)(de)热(re)(re)回收率(lv)较高可(ke)达(da)85%，因(yin)此大(da)幅(fu)降低(di)了辅助燃料(liao)的(de)(de)消耗。一(yi)般情况下(xia)，间(jian)(jian)壁(bi)(bi)式(shi)(shi)热(re)(re)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)换器(qi)有(you)三种形式(shi)(shi)：管式(shi)(shi)、壳式(shi)(shi)和板式(shi)(shi)。由(you)(you)于热(re)(re)氧(yang)化温度必(bi)须控(kong)制在800℃～1000℃范围内，因(yin)此，间(jian)(jian)壁(bi)(bi)式(shi)(shi)热(re)(re)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)换必(bi)须由(you)(you)不(bu)锈钢或(huo)合金材(cai)料(liao)制成(cheng)。所以间(jian)(jian)壁(bi)(bi)式(shi)(shi)热(re)(re)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)换器(qi)的(de)(de)造价相当(dang)高，而这(zhei)也是(shi)其缺点所在。此外，材(cai)料(liao)的(de)(de)热(re)(re)应力也很难(nan)消除，这(zhei)是(shi)间(jian)(jian)壁(bi)(bi)式(shi)(shi)热(re)(re)交(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)换的(de)(de)另外一(yi)个缺点。

蓄(xu)热(re)式热(re)氧化器，简称为RTO，在热(re)氧化装置中计(ji)入蓄(xu)热(re)式热(re)交换器，在完(wan)成VOC预热(re)后便(bian)可(ke)进行氧化反(fan)应。现阶段，蓄(xu)热(re)式热(re)氧化器的热(re)回收率已经达到(dao)了(le)95%，且其(qi)占用空(kong)间比(bi)较小(xiao)，辅助(zhu)燃料的消耗也比(bi)较少(shao)。由于(yu)当前(qian)的蓄(xu)热(re)材(cai)料可(ke)使用陶瓷(ci)填料，其(qi)可(ke)处(chu)理腐蚀性(xing)或含有颗粒(li)物的VOC气体。

现阶(jie)段，RTO装置分(fen)为旋(xuan)转式和阀门(men)切换式两(liang)种(zhong)，其中，阀门(men)切换式是较常(chang)见(jian)的一(yi)种(zhong)，由2个或多个陶瓷填充(chong)床组成，通过(guo)切换阀门(men)来达到改变气流方向的目(mu)的。

六、VOC废气(qi)处理技术——液体(ti)吸收法

液体吸(xi)收(shou)法(fa)指(zhi)的是(shi)通过(guo)吸(xi)收(shou)剂与有(you)机废(fei)气(qi)接触，把有(you)机废(fei)气(qi)中(zhong)的有(you)害分子转移(yi)到(dao)吸(xi)收(shou)剂中(zhong)，从而实现(xian)分离(li)有(you)机废(fei)气(qi)的目的。这种(zhong)处理(li)方(fang)法(fa)是(shi)一种(zhong)典(dian)型的物理(li)化(hua)学(xue)作(zuo)用(yong)(yong)过(guo)程。有(you)机废(fei)气(qi)转移(yi)到(dao)吸(xi)收(shou)剂中(zhong)后(hou)，采(cai)用(yong)(yong)解析方(fang)法(fa)把吸(xi)收(shou)剂中(zhong)有(you)害分子去(qu)除掉，然(ran)后(hou)回收(shou)，实现(xian)吸(xi)收(shou)剂的重复(fu)使(shi)用(yong)(yong)和利用(yong)(yong)。

从作(zuo)用(yong)原(yuan)(yuan)理(li)的(de)角度划(hua)分(fen)(fen)，此方法(fa)可分(fen)(fen)为化(hua)学(xue)(xue)方法(fa)和物(wu)理(li)方法(fa)。物(wu)理(li)方法(fa)是指利(li)用(yong)物(wu)质之间相溶的(de)原(yuan)(yuan)理(li)，把(ba)水(shui)看作(zuo)吸收(shou)剂，把(ba)有机(ji)废(fei)(fei)气(qi)中(zhong)的(de)有害分(fen)(fen)子(zi)去除(chu)掉，但是对于(yu)不(bu)溶于(yu)水(shui)的(de)废(fei)(fei)气(qi)，比如苯(ben)，则(ze)只能(neng)通过化(hua)学(xue)(xue)方法(fa)清除(chu)，也就是通过有机(ji)废(fei)(fei)气(qi)与溶剂发生化(hua)学(xue)(xue)反应(ying)，然后予以去除(chu)。

七(qi)、VOC废(fei)气处(chu)理技术——冷凝回收(shou)法

在不同(tong)温(wen)度(du)下(xia)，有(you)(you)(you)机(ji)物质的(de)饱和度(du)不同(tong)，冷(leng)凝回(hui)收法便(bian)(bian)是利用(yong)有(you)(you)(you)机(ji)物这一特点(dian)(dian)来发(fa)挥作用(yong)，通过降低或提高(gao)(gao)系统(tong)压(ya)力，把(ba)处于蒸汽(qi)环(huan)境中的(de)有(you)(you)(you)机(ji)物质通过冷(leng)凝方式提取出来。冷(leng)凝提取后，有(you)(you)(you)机(ji)废(fei)气便(bian)(bian)可(ke)得到(dao)比(bi)(bi)较(jiao)高(gao)(gao)的(de)净化。其缺点(dian)(dian)是操作难度(du)比(bi)(bi)较(jiao)大，在常温(wen)下(xia)也不容易用(yong)冷(leng)却水来完成，需要给冷(leng)凝水降温(wen)，所以需要较(jiao)多(duo)费用(yong)。这种处理方法主要适用(yong)于浓度(du)高(gao)(gao)且温(wen)度(du)比(bi)(bi)较(jiao)低的(de)有(you)(you)(you)机(ji)废(fei)气处理。