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有机废气处理方法

作者:废气处理设备厂家时间: 2020-01-17浏览次数:
本文主要介绍了几种主流的有机废气治理技术,如吸附技术、焚烧技术、催化技术不断发展和完善,生物治理技术,和一些新技术,如催化氧化技术、低温等离子、光解、光催化等技术。

      在大气污染防治技术中,近年来VOCs治理技术得到了快速的发展和提升。主流的治理技术,如吸附技术、焚烧技术、催化技术不断发展和完善,生物治理技术的适用范围不断拓宽,一些新的治理技术,如常温催化氧化技术、低温等离子体破坏技术、光解技术、光催化技术等也在不断地发展完善过程中。此外,针对不同的污染源,各类集成净化技术和组合净化工艺逐渐得以完善。

燃烧技术
 
(1)蓄热燃烧技术
 
      蓄热燃烧技术的主体是蓄热燃烧装置(RTO),指将工业有机废气进行燃烧净化处理,并利用蓄热体对待处理废气进行换热升温、对净化后排气进行换热降温的装置。和直接燃烧技术相比,蓄热燃烧技术因为具有热回收效率高,适用浓度范围广,设备运行费用低等优点而成为了VOCs治理的主流技术之一。
 

(2)高温焚烧技术
 
      高温焚烧是比较彻底处理有机废气的方法,高温焚烧技术是目前VOCs治理的主流技术之一。一般来说,适合用于较高浓度有机废气的治理,如汽车制造、化工、工业涂装、制药等行业;工业有机废气很大部分具有大风量、低浓度的特点,在此单纯高温焚烧技术的应用受到限制。
 

高温焚烧是比较彻底处理有机废气的方法,高温焚烧技术是目前VOCs治理的主流技术之一。


(3)材料进展
 
      具有高热容量的陶瓷蓄热体是蓄热燃烧装置(RTO)中蓄热系统的关键材料,采用直接换热的方法将燃烧尾气中的热量蓄积在蓄热体中,高温蓄热体直接加热待处理废气,换热效率可达到90%以上,而传统的间接换热器的换热效率一般在50~70%。新型的多层板片组合式陶瓷蜂窝填料目前应用较为广泛,该材料的特点在于每个薄片上开有沟槽,两片组合后构成内部相通的通道,使气流可以横向和纵向的通过填料,在达到相同的热效率条件下,所需的容积比传统的陶瓷蜂窝体少,堆体密度、比表面积、孔隙率等与传统的陶瓷蜂窝体性能接近。
 

吸附技术
 
(1)按脱附方式、脱附介质划分

      按脱附方式可划分为变温吸附技术和变压吸附技术两种。由于脱附介质的不同,变温吸附技术又分为低压水蒸汽脱附再生技术、氮气保护脱附再生技术和热空气脱附再生技术。其中,低压水蒸汽脱附再生技术应用较为广泛,主要用于各类有机溶剂的吸附回收;氮气保护再生技术与水蒸汽再生技术相比,稳定性好,在包装印刷行业的应用较为广泛,目前逐步拓展到其他行业;热空气脱附再生技术目前在工程上主要应用于蜂窝状活性炭的再生(也有部分应用于颗粒活性炭和活性炭纤维的再生),用于低浓度VOCs废气的净化,通常和催化燃烧装置配合使用。真空(降压)解吸再生技术主要应用在高浓度的油气回收和储运过程中的溶剂回收领域。目前在VOCs治理中常用的吸附材料主要包括颗粒活性炭、蜂窝活性炭、活性炭纤维、改性沸石以及硅胶等。

(2)吸附材料进展
 
      颗粒活性炭是VOCs治理中应用较广泛的吸附材料,近年来在朝着技术含量和附加值高的单一用途活性炭方向发展。如不同类型的溶剂(含氯溶剂、酮类溶剂等)回收用活性炭、油气回收专用活性炭等。疏水改性硅铝分子筛是沸石转轮的关键吸附材料,日本的一些公司在多年前即掌握了该技术,并得到了大量的应用,近年来我国的公司在硅铝分子筛的改性技术方面也取得了进展,并实现了工程应用,技术水平接近了国外的水平。在活性炭纤维制造方面,除了粘胶基纤维以外,近年来在高性能的聚丙烯晴基和酚醛树脂基活性炭纤维研制方面也已经取得了重要进展。
 

(3)关键设备进展
 
      颗粒活性炭、活性炭纤维溶剂吸附回收设备在我国已经得到了大量应用,技术水平近年来也得到了明显提升。在水蒸汽再生工艺中,吨溶剂的水蒸汽用量减少,降低了设备运行成本;氮气再生工艺设备不断得到完善,逐步应用于除包装印刷以外的其他行业。盘式转轮的制造技术得到了突破,技术水平接近了国外水平,目前已经形成了多品牌多型号的吸附转轮产品。
 
      蓄热燃烧装置可以分为固定式蓄热燃烧装置和旋转式蓄热燃烧装置。应根据废气来源、组分、性质(温度、湿度、压力)、流量等因素,综合分析后选择。固定式RTO,根据蓄热体床层的数量分为两室或多室,目前三室RTO应用较为广泛。旋转式RTO的蓄热体是固定的,利用旋转式气体分配器来改变进入蓄热体气流的方向,其外形呈圆筒状。旋转式RTO气流切换装置比较复杂,但结构较紧凑,占地面积小,近年来已经得到了大量的应用。


      在大部分的工业行业中,VOCs是以低浓度、大风量的形式排放的,为了降低治理费用,通常是利用吸附材料首先对低浓度废气进行吸附浓缩,然后再进行冷凝回收、催化燃烧或高温焚烧处理。在包装印刷、石油化工、化学化工、原料药制造、涂布等行业中,吸附+冷凝回收工艺因具有一定的经济效益而得到广泛应用。低浓度的废气吸附浓缩后一般采用燃烧装置进行净化,旋转式沸石(分子筛)吸附浓缩技术(盘式转轮和立式转塔,采用多种类型的硅铝分子筛配伍作为吸附剂)是很多行业低浓度VOCs治理的主流技术。该技术净化效率高,尾气排放浓度稳定,采用高温热气流再生时稳定性好,应用范围非常广泛,是目前诸如汽车制造等喷涂行业的可行治理技术。
 
催化氧化技术
 
      催化氧化技术又称催化燃烧技术,是VOCs治理的主流技术之一。和高温焚烧技术相比,使用催化剂降低反应的活化能,使有机物在较低温度下氧化分解,设备的运行费用较低。催化燃烧技术适合用于中高浓度有机废气的治理。
 
      蓄热催化燃烧技术是在催化燃烧的基础上增加直接换热装置,以提高热能回收效率。热能回收原理和蓄热燃烧技术相同。催化剂和蓄热体是蓄热催化燃烧装置的关键材料。VOCs氧化催化剂一般分为贵金属或稀土金属氧化物催化剂,其中贵金属催化剂的应用较为广泛。目前市场上催化剂的性能差异较大,各种催化剂的贵金属含量、催化效率、催化剂寿命等缺乏标准规范,存在虚标贵金属用量的问题。常规的喷漆废气的催化剂产品比较成熟,其他类型催化剂的性能有待提高。


催化氧化技术又称催化燃烧技术,催化燃烧技术适合用于中高浓度有机废气的治理
 
生物净化技术
 
      生物法具有设备简单,投资及运行费用低,无二次污染等优点。近年来生物法处理有机废气的研究工作进展很快,各种生物菌剂和新的生物填料的开发不断深入,适用范围不断拓宽,除了在除臭领域的应用外,已经成为某些行业低浓度、易生物降解有机废气治理的主要技术之一。针对废气组分性质差异化的特点,目前开发了以生物净化为主的组合净化工艺,通过反应过程定向调控,明显提高了气态污染物的水溶性和可生物降解性,并把它们作为生物净化的预处理或深度处理工艺,实现了难生物降解、低水溶性气态污染物的深度净化。
 
      通过定向筛选,已从自然界获得了许多特定污染物的高活性降解菌,其中也包括能在低湿度、低pH环境中生存的、具有较大比表面积的真菌。针对传统化工填料的缺陷,开发了一系列新型滴滤填料,如空心多面柱、纹翼多面球、营养缓释填料等,并已在不同的工业废气净化设施中得到了应用。

除了以上几种有机废气处理方法,还有其他有机废气净化技术
 
      通过关键材料(降解菌、复合菌剂、生物填料)的开发和工艺设备(板式滤塔、两相反应器等)的创新,突破了传统废气生物净化技术中存在的技术瓶颈,目前已经应用于低浓度的苯系化合物、酯、醇、醛等VOCs废气的净化。
 

其他净化技术
 
      采用低温等离子体和贵金属氧化催化剂的集成净化技术也取得了一定的进展,前端低温等离子体产生的O3、·OH等氧化剂和后端的贵金属催化剂在常温下进行催化氧化,净化效率比单一的催化技术有了较大幅度的提高,在低浓度的恶臭异味净化领域一定的应用前景。

      臭氧协同常温催化氧化技术是采用常温催化剂,在臭氧辅助下可以加速大部分异味化合物的分解,净化效率高,近年来在制药、农药、化工、工业废水尾气处理等行业得到了较多的应用。
 


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