VOCs末端治理方法淺析
VOCs種類繁多，來(lái)源廣泛，成分也較為復(fù)雜，常見(jiàn)的有烴類、醇類、醚類、酯類等。加油站、噴涂、化工、制藥、汽車制造等企業(yè)或使用有機(jī)溶劑的行業(yè)都會(huì)產(chǎn)生VOCs排放。即使排放相同物質(zhì)，不同企業(yè)由于排放的風(fēng)量和濃度不同，所采取的技術(shù)方法也不一樣。
VOCs控制措施包括前段控制（環(huán)境影響評(píng)價(jià)、環(huán)境監(jiān)理和清潔工藝）、過(guò)程控制（環(huán)境管理體系、清潔生產(chǎn)等）和末端治理，今天我們著重介紹一下末端治理技術(shù)。
VOCs的末端處理技術(shù)包含兩類。
第一類是非破壞性方法，即采用物理方法將VOCs回收，包括冷凝法、吸附法、吸收法和燃燒法；
第二類是通過(guò)生化反應(yīng)將VOCs氧化分解為無(wú)毒或低毒物質(zhì)的破壞性方法，有生物法、膜技術(shù)、光催化降解和等離子技術(shù)。
在實(shí)際運(yùn)用中，往往根據(jù)企業(yè)實(shí)際情況，將幾種處理方式相結(jié)合，進(jìn)一步提高處理效率。
1、冷凝回收法
在不同溫度下，有機(jī)物質(zhì)的飽和度不同，冷凝回收法便是利用有機(jī)物這一特點(diǎn)，通過(guò)降低或提高系統(tǒng)壓力，把處于蒸汽環(huán)境中的有機(jī)物質(zhì)通過(guò)冷凝方式提取出來(lái)。
優(yōu)點(diǎn)：冷凝提取后，有機(jī)廢氣便可實(shí)現(xiàn)比較高的凈化。主要適用于濃度高且溫度比較低的VOCs廢氣治理。
缺點(diǎn)：但是操作難度比較大，在常溫下不容易用冷卻水來(lái)完成，需要給冷凝水降溫，所以需要較多費(fèi)用。
2、吸附法
吸附法主要適用于低濃度、高通量有機(jī)廢氣。
優(yōu)點(diǎn)：吸附法工藝成熟，能量消耗小，處理效率高，可以徹底凈化有害有機(jī)廢氣。
缺點(diǎn)：這種方法存在一定缺陷——設(shè)備體積比較龐大，工藝流程比較復(fù)雜，如果廢氣中有大量雜質(zhì)，則容易導(dǎo)致工作人員中毒。
因此，采用吸附法處理廢氣的關(guān)鍵在于吸附劑。目前吸附劑大多使用活性炭，因?yàn)榛钚蕴考?xì)孔結(jié)構(gòu)比較好，吸附性比較強(qiáng)。此外，經(jīng)過(guò)氧化鐵或臭氧處理，活性炭的吸附性能將會(huì)更好，有機(jī)廢氣治理將會(huì)更加安全和有效。
3、液體吸收法
液體吸收法指的是通過(guò)吸收劑與有機(jī)廢氣接觸，把有機(jī)廢氣中的有害分子轉(zhuǎn)移到吸收劑中，從而實(shí)現(xiàn)分離有機(jī)廢氣的目的。
優(yōu)點(diǎn)：有機(jī)廢氣轉(zhuǎn)移到吸收劑中后，采用解析方法把吸收劑中有害分子去除掉，然后回收，實(shí)現(xiàn)吸收劑的重復(fù)使用和利用。
從作用原理的角度劃分，此方法可分為化學(xué)方法和物理方法。物理方法是指利用物質(zhì)之間相溶的原理，把水看作吸收劑，把有機(jī)廢氣中的有害分子去除掉。
缺點(diǎn)：對(duì)于不溶于水的廢氣，比如苯，則只能通過(guò)化學(xué)方法清除，也就是通過(guò)有機(jī)廢氣與溶劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，然后予以去除。
4、變壓吸附分離與凈化
變壓吸附分離與凈化技術(shù)是利用氣體組分可吸附在固體材料上的特性，在有機(jī)廢氣與分離凈化裝置中，氣體的壓力會(huì)出現(xiàn)一定的變化，通過(guò)這種壓力變化來(lái)處理有機(jī)廢氣。
該技術(shù)主要應(yīng)用物理法，使用材料主要是沸石分子篩。在特定溫度和壓力下，沸石分子篩可以吸附有機(jī)廢氣中的有機(jī)成分，然后把剩余氣體輸送到下個(gè)環(huán)節(jié)中。在吸附有機(jī)廢氣后，吸附劑通過(guò)解吸工序轉(zhuǎn)化，保持其再生能力，進(jìn)而可再次投入使用，然后重復(fù)以上步驟工序，循環(huán)反復(fù)，直到有機(jī)廢氣得到凈化。
該技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)有：能源消耗少、成本比較低、工序操作自動(dòng)化及分離凈化后混合物純度比較高、環(huán)境污染小等。使用該技術(shù)對(duì)于回收和處理有一定價(jià)值的氣體效果良好，市場(chǎng)發(fā)展前景廣闊，成為未來(lái)有機(jī)廢氣處理技術(shù)的發(fā)展方向。
5、燃燒法
燃燒法是指直接和輔助燃燒有機(jī)氣體（VOCs），或利用合適的催化劑加快VOCs的化學(xué)反應(yīng)，最終達(dá)到降低有機(jī)物濃度，使其不再具有危害性的一種處理方法。
燃燒法對(duì)于濃度較低的有機(jī)廢氣處理效果比較好。
燃燒法分為兩種，即直接火焰燃燒和催化燃燒。直接火焰燃燒對(duì)有機(jī)廢氣的熱處理效率相對(duì)較高，一般情況下可達(dá)到99%。
而催化燃燒是在催化劑的作用下，加快有機(jī)廢氣的化學(xué)反應(yīng)速度，比直接燃燒用時(shí)更少，是高濃度、小流量有機(jī)廢氣凈化的首選技術(shù)。
6、生物處理法
生物法凈化VOCs廢氣是近年發(fā)展起來(lái)的空氣污染控制技術(shù)，它比傳統(tǒng)工藝投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，操作簡(jiǎn)單，應(yīng)用范圍廣，是最有望替代燃燒法和吸附凈化法的新技術(shù)。
生物處理方法處理有機(jī)廢氣，是利用微生物的生命活動(dòng)將廢氣中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變成簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物（如二氧化碳和水）以及細(xì)胞物質(zhì)等簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)物，是一種無(wú)害的有機(jī)廢氣處理方式。
生物凈化法主要工藝有生物洗滌塔，生物過(guò)濾床和生物滴濾床。
生物洗滌塔適宜于處理凈化氣量較小、濃度大、易溶且生物代謝速率較低的廢氣；對(duì)于氣量大、濃度低的廢氣可采用生物過(guò)濾床；而對(duì)于負(fù)荷較高以及污染物降解后會(huì)生成酸性物質(zhì)的則以生物滴濾床為好。
7、氧化法
對(duì)于有毒、有害，且不需要回收的VOCs，熱氧化法是最適合的處理技術(shù)。
氧化法的基本原理是：
VOCs與O2發(fā)生氧化反應(yīng)，生成CO2和H2O。
從化學(xué)反應(yīng)方程式上看，該氧化反應(yīng)和化學(xué)上的燃燒過(guò)程相類似，但由于VOCs濃度比較低，在化學(xué)反應(yīng)中不會(huì)產(chǎn)生肉眼可見(jiàn)的火焰。
氧化法分為以下兩種方法：
①催化氧化法。
目前催化氧化法使用的催化劑有兩種，即貴金屬催化劑和非貴金屬催化劑。
貴金屬催化劑主要包括Pt、Pd等，它們以細(xì)顆粒形式依附在催化劑載體上，而催化劑載體通常是金屬或陶瓷蜂窩，或散裝填料；非貴金屬催化劑主要是由過(guò)渡元素金屬氧化物，比如MnO2，與粘合劑按照一定比例混合制成的催化劑。為有效防止催化劑中毒后喪失催化活性，在處理前必須徹底清除可使催化劑中毒的物質(zhì)，比如Pb、Zn和Hg等。如果有機(jī)廢氣中的催化劑毒物、遮蓋質(zhì)無(wú)法清除，則不可使用這種方法處理VOCs。
②熱氧化法。
熱氧化法分為三種：熱力燃燒式、間壁式、蓄熱式。
三種方法的主要區(qū)別在于熱量回收方式。這三種方法均能與催化法結(jié)合，降低化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)溫度。
在供氧充足條件下，氧化反應(yīng)的反應(yīng)程度——VOCs去除率——主要取決于“三T條件”：反應(yīng)溫度(Temperat)、時(shí)間(Time)、湍流混合情況(Turbulence)。這“三T條件”是相互聯(lián)系的，在一定范圍內(nèi)，一個(gè)條件的改善可使另外兩個(gè)條件降低。
氧化法主要處理設(shè)備包括熱力燃燒式熱氧化器、直燃式廢氣處理爐、催化式廢氣處理爐（RCO）、蓄熱式廢氣處理爐（RTO）和回收式熱力焚燒系統(tǒng)（TNV）。