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對(duì)現(xiàn)階段我國(guó)工業(yè)VOCs廢氣治理的主要工藝進(jìn)行了分析和探討,并在此基礎(chǔ)提出了工業(yè)廢氣治理VOCs工藝的有效選擇策略,希望能夠?yàn)槲覈?guó)今后工業(yè)廢氣治理水平的提升提供幫助。

1現(xiàn)階段我國(guó)工業(yè)廢氣治理VOCs工藝發(fā)展現(xiàn)狀

在對(duì)工業(yè)廢氣VOCs進(jìn)行治理的過程中，針對(duì)不同的廢氣治理需求，開發(fā)了不同的處理工藝，例如吸收法、氧化法、吸附法、生物法、等離子法等。從我國(guó)現(xiàn)階段的工業(yè)廢氣治理現(xiàn)狀來看，燃燒氧化法和吸附法是應(yīng)用最廣泛的兩種廢氣治理工藝，而生物法和等離子法是當(dāng)前VOCs廢氣治理的前沿?zé)狳c(diǎn)技術(shù)。

1.1吸收法

通過吸收法對(duì)工業(yè)廢氣進(jìn)行治理，是我國(guó)較為傳統(tǒng)的一種治理方法。從原理上來看，吸收法就是在充分利用多種油類物質(zhì)與VOCs互溶的特點(diǎn)，同時(shí)將高沸點(diǎn)、低蒸汽的油類作為吸收劑，來對(duì)VOCs廢氣進(jìn)行吸收，從而起到廢氣治理的作用。在實(shí)際的吸收法應(yīng)用的過程中，通常采用填料洗滌吸收塔作為VOCs處理的吸收器，而吸收劑大多采用柴油、燈油、碳酸丙烯酯及等材料，針對(duì)VOCs廢氣的特點(diǎn)，還會(huì)增加一些活性劑或乳液來提升對(duì)VOCs廢氣的吸收效果。通過吸收法對(duì)VOCs廢氣進(jìn)行處理，優(yōu)點(diǎn)在于操作簡(jiǎn)單、治理成本不高，缺點(diǎn)在于治理效率較低，而且對(duì)相關(guān)廢氣治理設(shè)備造成一定的損害。

1.2氧化法

采用氧化法對(duì)VOCs進(jìn)行治理，需要一定的條件支持，例如熱能、催化劑、特定光源等，通過化學(xué)反應(yīng)來對(duì)VOCs進(jìn)行分解，使其分解為CO2和H2O。依據(jù)氧化法在處理VOCs廢氣中采用的工藝不同，可以進(jìn)一步劃分為燃燒氧化、催化燃燒氧化以及光催化三種方法。

1.2.1燃燒氧化法

燃燒氧化法在實(shí)際的應(yīng)用過程中有分為直接燃燒以及熱力燃燒。簡(jiǎn)單的來講，直接燃燒就是通過對(duì)易燃度較高的燃料，對(duì)廢氣進(jìn)行氧化消除，這種處理方式通常適用于對(duì)濃度較高的廢氣進(jìn)行處理。在通過熱力燃燒法對(duì)廢氣進(jìn)行處理時(shí)，并不會(huì)直接使用利用易燃的燃料進(jìn)行燃燒，而是采用燃料來進(jìn)行釋放熱量，從而對(duì)VOCs廢氣進(jìn)行凈化。通過高溫的作用，促使VOCs中的有害物質(zhì)氧化為CO2和H2O，從而實(shí)現(xiàn)清除廢氣的作用。蓄熱式氧化系統(tǒng)主要由三個(gè)部分主城，分別是陶瓷蓄熱床、自動(dòng)控制閥、燃燒室，其工藝系統(tǒng)流程見圖1。

現(xiàn)階段我國(guó)蓄熱式廢氣處理設(shè)備大多由陶瓷材料構(gòu)成，在對(duì)廢氣進(jìn)行處理的過程中，陶瓷材料能夠?qū)饬鞣较蜻M(jìn)行定期的調(diào)控，從而對(duì)氣體中的熱能進(jìn)行存儲(chǔ)。在對(duì)廢氣進(jìn)行燃燒的過程中，陶瓷材料蓄留的熱能能夠釋放，從而起到補(bǔ)熱的作用。同時(shí)，利用熱交換器還能夠?qū)μ幚淼奈矚庵泻械臒崃窟M(jìn)行回收，從而有效地減少?gòu)U氣治理過程中對(duì)熱能的消耗，提升廢氣治理的經(jīng)濟(jì)效益。

1.2.2催化燃燒氧化法

顧名思義，催化燃燒氧化法就是在催化劑的幫助下，使VOCs廢氣在較低的溫度條件下進(jìn)行氧化燃燒，從而分解為CO2和H2O。這種廢氣處理方法的主要特點(diǎn)在于，在實(shí)際的處理過程中，對(duì)預(yù)熱的溫度要求不高，VOCs廢氣在進(jìn)行精華的過程中處于無焰燃燒的狀態(tài)，從而能夠有效地提升廢氣治理的安全性，同時(shí)還能夠?qū)?span>VOCs廢氣的濃度以及熱值進(jìn)行有效的控制，從而降低廢氣治理的成本。其典型的工藝流程見圖2。

但是在我國(guó)過去工業(yè)廢氣治理過程中所采用的催化燃燒法有著非常明顯的缺陷，一是在催化劑與廢氣中的重金屬、鹵素以及硫化物等物質(zhì)混合之后，容易出現(xiàn)失效的現(xiàn)象;二是當(dāng)處理的VOCs廢氣濃度較低或者氣流量過大時(shí)，僅靠可燃物燃燒放熱難以維持催化劑床層必需的凈化反應(yīng)溫度，因此在設(shè)備啟動(dòng)、運(yùn)行中仍需耗費(fèi)較多的能量或燃料。為了提高催化燃燒處理工藝的經(jīng)濟(jì)性，人們除了繼續(xù)進(jìn)行催化劑性能的改進(jìn)研究外，還進(jìn)行了新工藝的研究與探索。近年來研究較多的是利用蓄熱技術(shù)的流向變換催化燃燒技術(shù)，流向變換催化燃燒技術(shù)在工藝上具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在環(huán)境工程、低品位能源利用方面有了大量的應(yīng)用，國(guó)外已將該技術(shù)工業(yè)化，目前已有上百套裝置在運(yùn)行。我國(guó)近年來也注意到該技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性特點(diǎn)與實(shí)用價(jià)值，進(jìn)行了應(yīng)用基礎(chǔ)研究與工程實(shí)踐。該技術(shù)的系統(tǒng)主要包括催化床、高熱容惰性填料(蜂窩陶瓷)層及實(shí)現(xiàn)周期性流向變換的的閥門等組成，工藝流程見圖3。目前國(guó)內(nèi)亟待研發(fā)出一種低能耗，適用于低溫、低濃度的VOCs廢氣處理工藝與設(shè)備進(jìn)行大面積推廣，將流向變換催化燃燒技術(shù)應(yīng)用于環(huán)保廢氣治理領(lǐng)域很有實(shí)用價(jià)值。

1.2.3光催化氧化法

這種廢氣處理方法，主要是通過對(duì)催化劑所具有的光催化特性，來促使VOCs廢氣發(fā)生氧化，從而分解為生成CO2和H2O。在實(shí)際的廢氣處理過程中，光催化氧化法常用的催化劑主要以金屬氧化物和金屬硫化物為主，常見的有TiO2、ZnO、Fe2O2等，在這些催化材料中，TiO2憑借其出色的催化性能和穩(wěn)定性，得到了廣泛的應(yīng)用，所以現(xiàn)階段我國(guó)廢氣治理過程中使用最多的催化材料主要就是TiO2。通過對(duì)光催化氧化法的應(yīng)用，能夠有效的將VOCs廢氣中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害的無機(jī)分子，而且在處理的過程中不會(huì)產(chǎn)生過多的副產(chǎn)物。然而，這一廢氣處理方法的缺陷在于，催化劑在使用的過程中經(jīng)常出現(xiàn)活性喪失和難以固定的情況，而且在處理流量較大的廢氣時(shí)，并不能夠起到很好的處理效果。

1.4生物法

生物法凈化VOCs污染物的過程，是通過污染物由氣態(tài)轉(zhuǎn)移到液相或固相表面的液膜中的傳質(zhì)過程，將污染物在液相或固相的表面吸附，然后被微生物降解凈化。該技術(shù)適合處理無回收利用價(jià)值又污染環(huán)境的低濃度VOCs廢氣，屬于目前世界上工業(yè)VOCs廢氣凈化領(lǐng)域的前沿?zé)狳c(diǎn)技術(shù)。國(guó)外在20世紀(jì)80年代開始進(jìn)行技術(shù)基礎(chǔ)開發(fā)研究，90年代初進(jìn)行技術(shù)應(yīng)用研究，90年代末則進(jìn)入到工業(yè)實(shí)用技術(shù)及凈化裝置的推廣應(yīng)用階段。目前在德國(guó)與荷蘭就已有500多套生物處理廢氣裝置，日本與北美也已經(jīng)有了實(shí)際工程應(yīng)用，廢氣處理風(fēng)量也可以從幾千到十幾萬m3/h。我國(guó)在90年代開始進(jìn)行該項(xiàng)技術(shù)的研究，現(xiàn)在已有中試規(guī)模的生物法治理工業(yè)有機(jī)廢氣的應(yīng)用實(shí)例。

2VOCs處理的有效策略

2.1充分結(jié)合處理對(duì)象的實(shí)際情況，制定針對(duì)性的處理方案

在制定相應(yīng)的廢氣處理方案之前，首先要對(duì)治理對(duì)象有一個(gè)全面的了解，一方面要對(duì)治理的實(shí)際場(chǎng)所以及周圍的環(huán)境狀況進(jìn)行了解，另一方面要對(duì)處理對(duì)象的污染情況有一個(gè)充分的了解，例如VOCs廢氣的組成成分，廢氣的濃度情況以及廢氣排放的相關(guān)條件等。除此之外，還要對(duì)廢氣治理工作的目標(biāo)進(jìn)行明確，在嚴(yán)格遵守國(guó)家和地方相關(guān)的環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)的前提下，制定針對(duì)性的廢氣治理方案。

2.2提升廢氣處理技術(shù)和設(shè)備選擇的合理性

在實(shí)際的廢氣處理過程中，往往會(huì)涉及到多種處理技術(shù)和處理設(shè)備的應(yīng)用。因此，如果能夠結(jié)合廢氣處理的實(shí)際需求和特點(diǎn)，選擇合適的處理技術(shù)和設(shè)備對(duì)廢氣進(jìn)行處理，能夠在提升廢氣處理效率的同時(shí)，節(jié)約廢氣處理的成本投入。加強(qiáng)對(duì)納米氣泡噴淋凈化法的應(yīng)用：納米氣泡噴淋凈化法是一種以吸收法為基礎(chǔ)的廢氣處理技術(shù)，在實(shí)際的應(yīng)用過程中，它具有運(yùn)行成本低，凈化效果好的優(yōu)點(diǎn)，具有極高的推廣價(jià)值。其工藝流程如圖4所示。

當(dāng)VOCs廢氣進(jìn)入到風(fēng)機(jī)之后，會(huì)被納米氣泡所吸附，被吸附的有害物質(zhì)會(huì)隨著水流被沖到水凈化池進(jìn)行二次處理。水凈化池通過產(chǎn)生高氧化性的微納米氣泡凈化和加入水凈化劑混凝及降解廢水中的有機(jī)污染物質(zhì)，部分有機(jī)物降解為無毒無味的二氧化碳和水，而混凝后的物質(zhì)物回收處理，處理后的水排回到微納米噴淋塔下的水槽循環(huán)使用，達(dá)到凈化廢氣的目的，使之符合環(huán)保部門的排放要求。該方案僅在排放口外加上處理裝置進(jìn)行過濾降解，不影響車間正常生產(chǎn)工作。而且在實(shí)際的處理過程中，設(shè)備的能耗較小，不會(huì)涉及到添加劑的使用，因此不會(huì)造成二次污染。

2.3做好廢氣處理的善后工作

從現(xiàn)階段的廢氣處理現(xiàn)狀來看，由于技術(shù)條件的限制，在對(duì)廢氣進(jìn)行處理之后，都會(huì)產(chǎn)生不同程度的副產(chǎn)物，例如廢渣、廢水等。很多處理團(tuán)隊(duì)在完成廢氣處理工作之后，就忽視了對(duì)這些副產(chǎn)品的處理，導(dǎo)致二次污染的現(xiàn)象出現(xiàn)。因此，在今后的廢氣處理過程中，要重視廢氣處理的善后工作采用有效的處理措施來對(duì)副產(chǎn)物進(jìn)行處理，防止二次污染的現(xiàn)象出現(xiàn)。

3結(jié)束語

總的來講，現(xiàn)階段在對(duì)工業(yè)VOCs廢氣進(jìn)行處理的過程中會(huì)涉及到很多處理方法，不同的方法有著其自身的優(yōu)缺點(diǎn)，在今后的廢氣處理過程中，必須要結(jié)合廢氣治理的實(shí)際情況以及處理技術(shù)和設(shè)備的特點(diǎn)，從治理效率和經(jīng)濟(jì)效益來兩個(gè)方面來對(duì)處理技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行優(yōu)選。同時(shí)，在今后的發(fā)展過程中，必須要加強(qiáng)對(duì)VOCs廢氣處理技術(shù)的研究和完善，對(duì)各項(xiàng)技術(shù)中存在的缺陷進(jìn)行優(yōu)化，在提升處理效率的同時(shí)，提升廢氣處理的經(jīng)濟(jì)效益，從而為VOCs廢氣治理行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

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