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| 常見VOCs治理技術問題/缺陷及使用的正確姿勢 | |
| 發布時間:2020-08-03 14:06:42 | |
任何VOCs治理技術均是針對特定的VOCs廢氣工況條件來設計后應用的，在不同場合使用不同的VOCs治理技術，就是實現了VOCs的最優方式減排。無法說這個VOCs治理技術一定比那個治理技術好，只能說明在這個工況條件下，這個VOCs治理技術比那個技術更合適。本文針對目前使用的活性炭、等離子、光氧化、生物法以及燃燒法(RTO、RCO等)在原理上的一些缺陷/問題，同時說明這類VOCs減排技術在使用過程中的比較容易出現的問題進行匯總說明。沒有不好的VOCs治理技術，只有在特定的VOCs排放工況下而選錯的VOCs治理技術。 一、活性炭吸附法
1、處污原理
活性炭吸附法由于前期投資較低,是目前應用最多的VOCs處理辦法，是通過活性炭的自然吸附能力吸附VOCs，當吸附飽和后，活性炭脫附再生或交給專業危廢公司處理。
活性炭工藝現場示意圖
2、實際應用情況
運用活性炭吸附法進行VOCs處理的環保公司對其設備的除污參數，基本上都會提到此類設備的除污效率達到90%以上，但在實際除污應用過程中，除污效率達到90%以上只是理論值。而且在不同的工作環境下，其除污效率遠比這個理論數值低。主要原因包括溫度、工作環境濕度、水霧、酸度、灰塵及被吸附氣體之間的相互作用等。例如我國南方全年濕度較大，氣溫較高，其活性炭實際吸附量不足實驗室的50%。
3、主要問題
使用活性炭吸附法處理VOCs達標排放實際運維費用是十分高昂的，同時自然吸、脫附管理難、適用性受多種因素影響，不適合含粉塵、水汽、乳狀物等廢氣處理，難穩定環保達標。且大量飽和后的活性炭處理更耗費巨大，該方法僅是將污染物吸附轉移，如對飽和后活性炭轉移過程無嚴格把關跟蹤，則極易造成二次污染。但因前期投資少，企業自然選用較多，現雖監管難(炭箱內沒有活性炭，活性炭設施過于簡陋、幾乎不換炭，活性炭選用與實際設計不符，使用量過少等)，但環保部門終會有所行動的，存在著巨大環保風險。而且容易造假應付環保管理。(如：炭箱內沒有活性炭，活性炭設施過于簡陋、幾乎不換炭，活性炭實際工程與設計不符，使用量過少等。)
圖為廣東某企業僅放少許活性炭并長期不更換、造假! 二、低溫等離子體技術
1、處污原理
低溫等離子廢氣處理設備里的介質阻擋放電過程中，等離子體內部產生富含極高化學活性的粒子，如電子、離子、臭氧和激發態分子等。理論上有機廢氣與這些具有較高能量的活性基團發生反應，部分會被裂解，最終轉化為二氧化碳和水等物質，從而達到凈化廢氣的目的。
低溫等離子工藝現場示意圖
2、實際應用情況
國內生產的運用低溫等離子體技術的治污設備，制造的環保公司對設備的除污參數，基本上都會提到這類設備的除污效率達到80%以上。大量可用于VOCs處理的低能量等離子體設備僅可用于治理油煙污染，在實際處理工業VOCs過程中，這種低溫等離子體技術設備對有機廢氣的降解基本無效和會生成污染副產物，其降解效率較低，而VOCs的易燃性令其安全性備受關注。
3、主要問題
現大量使用的小功率低溫等離子體是過去餐廚行業用于油煙處理的,其不適合VOCs處理，且生成副產物和大量的臭氧，會拉弧引燃VOCs等問題。 因為等離子體技術在短時間內對包括芳香類化合物的有機廢氣處理效率是很低的，主要是生成中間產物。如采用大功率等離子體在穩定的有機廢氣中，也要在一定的時間內才有處理效果。而對于工產源源不斷高速排出的VOCs廢氣，其處理效率很低并會次生很多中間副產物，導致VOCs成分更復雜(這些副產物的危害性可能更大)、同時設備運行時會產生大量無用臭氧。且有機廢氣絕大部分是易燃、易爆的化合物。等離子體運行時的拉弧極易引爆VOCs，天津爆炸事件已令社會對其的安全性質疑，故該技術在各地被禁用已日逐增加。
某企業低溫等離子設備爆炸事故現場 三、光催化氧化
1、處污原理
光催化廢氣處理設備的技術是利用特種紫外線波段，在催化劑的作用下，將氧氣催化生成臭氧和羥基自由基及負氧離子，再將VOCs分子氧化還原的一種處理方式。
光催化氧化現場示意圖
2、實際應用情況
大部份應用于VOCs處理的UV光催化處理設備是引用過去除臭殺菌的技術原理，通常采用雙波長紫外光管，將能量主要用于轉換臭氧，用普通二氧化鈦材料作為催化劑，雖除污效率號稱達到80%以上。實際現在使用的UV光催化處理VOCs設備的效率均較低，在無計算技術的控制下，會大量生成臭氧和中間副產物。
3、主要問題
在UV光催化氧化技術應用中，包括UV管的波長、光催化材料、反應時間、相對濕度、灰塵顆粒物等都是處理VOCs成敗的瓶頸要素。目前普遍認為光催化氧化法能夠將VOCs完全降解生成無毒無害的CO2和H2O等，但是在使用中由于反應時間太短，揮發性有機物在光催化氧化反應會生成酮、醛等更惡毒的中間產物和大量的臭氧。
近年來工業城鎮造成臭氧超標的其中因素就是濫用等離子體和產臭氧的UV光催化氧化設備。由于這兩類設備都是試圖通過將空氣中的氧轉變成臭氧后通過化學反應消解工業廢氣的技術，但因反應條件的制約，使產生的臭氧轉換成自由基和負氧離子的效率極低，同時因反應時間過短，導致設備產生的大部分臭氧未能實現對VOCs處理而直接排放。
圖為某企業光催化氧化法處理工藝形同擺設，燈管壞死無更換,設計純屬扯淡 四、生物處理法
1、處污原理
利用微生物對廢氣中的污染物進行消化代謝，實質上是一種生化分解過程，它通過附著在介質上的活性微生物來吸收有機廢氣，將污染物轉化為無害的水、二氧化碳及其它無機鹽類。
生物處理法現場示意圖
2、實際應用情況
以污染物為微生物的食物來源，生物處理法包括：碳氫氧組成的各類有機物、簡單有機硫化物、有機氮化物、硫化氫及氨氣等無機類。要求小氣量、低濃度、排氣連續、廢氣處理容器大，雖處理過程比較環保, 但運維復雜、生物補養繁瑣等原因，使生物處理法形同虛設，因其監管難，故仍比比皆是。
3、主要問題
適用性較差：僅適用于特定的污染物，且生物細菌易死亡，對易溶物和易降解污染物進行處理時，會受到一定的限制;生物因新陳代謝易堵塞;生物法所用填料的比表面積、孔隙率等直接影響反應器的生物量以及整個填充床的壓降及填充床是否易堵塞問題;難實現自動控制;難以提高對各運行參數的控制能力，維護費用高和難管控故障;菌種培育困難：難篩選出高效降解各種VOCs氣體的優勢菌種;反應場地約束：反應裝置占地面積大、反應時間較長。故生物法在應用中不乏擺設的情況。
廣東某企業生物處理法處理現場圖 五、燃燒法
1、處污原理
燃燒法分為蓄熱式燃燒技術(RTO)和催化燃燒技術(RCO)。其原理是通過直接燃燒或者添加催化劑進行低溫燃燒，利用“燒”將有機廢氣徹底降解為水和二氧化碳。
燃燒法現場示意圖
2、實際應用
燃燒法作為目前處理效率和效果相對理想的工藝，雖然它的價格相對昂貴且運行費用不低，但已被大部分專家和部分地市環境主管部門認可，甚至制定為主要治理工藝。
3、存在的主要問題
因蓄熱燃燒(RTO)方式的燃燒室內溫度一般不低于750度，甚至高達1000度，因此，會產生燃料型氮氧化物。氮氧化物按生成機理的不同分為三類：熱力型、快速型和燃料型，其中燃料型占60%-95%。在生成燃料型NOx過程中，首先是含有氮的有機化合物或空氣中的氮氣經過熱裂解產生N，CN，HCN和等中間產物基團，然后再氧化成NOx。經粗算，一套20萬m3/h處理量的蓄熱燃燒設備，其氮氧化物排放量約等于一臺35t/h的燃煤流化床鍋爐。 在有機廢氣的催化燃燒(RCO)工藝中，由于采用自來水作為水噴淋進行預處理，水中的氯離子及有機物質自帶的氯離子在催化燃燒室內(200~500度)極易生成二噁英。而VOCs處理設備上均無高溫高溫裝置用于促使二噁英的分解，因此，氣體在燃燒過程中產生的二噁英將直接排放至到大氣。
圖為二惡英產生途徑，其毒性參考分析 |
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