挥发性有机物(VOCs)控制技术及其基本原理

挥发性有机物氧化控制技术及其基本原理VOCs氧化控制技术及其基本原理主要内容VOCs典型治理技术123VOCs介绍45典型氧化控制技术一、VOCs介绍挥发性有机化合物VolatileOrganicCompounds（VOCs）VOCs定义分类常温下饱和蒸气压大于70Pa常压下沸点在50~260℃以内极容易挥发的有机化合物烷烃、芳香烃类、烯烃类、卤烃类、酯类、醛类、酮类和其它化合物等8类郝吉明,马广大.大气污染控制工程北京:高等教育出版社,2004.人为源：移动源和固定源固定源：生活源和工业源自然源：植被排放、森林火灾、野生动物排放和湿地厌氧过程等来源一、VOCs介绍危害环境人体我国VOCs现状东部地区＞中部地区＞西部地区王铁宇等，我国VOCs的排放特征及控制对策研究.环境科学,2013.山东79.6万t浙江52.7万t江苏51.3万t上海天津广东总量单位面积我国VOCs现状工业生产中：石油炼制和石油化工业是最大的工业排放源1990-2010年VOCs排放量陈颖.我国工业源VOCs行业排放特征及未来趋势研究[D].华南理工大学2011工业排放巨大!研究目的与意义VOCs是大气污染物的主要组成之一，在光照作用下发生光化学反应，导致光化学烟雾，同时影响人体健康。工业源VOCs排放是大气挥发性有机化合物污染的重要来源。《挥发性有机物（VOCs）污染防治技术政策》（2013-05-24实施）为控制VOCs制定了27条总则。1、了解VOCs现状；2、了解熟悉VOCs的氧化控制技术和基本原理二、VOCs典型治理技术回收技术销毁技术组合技术回收技术销毁技术1.热力焚烧法2.催化燃烧法3.生物降解法4.光催化降解法5.等离子体技术1.吸收法2.冷凝法3.吸附法4.膜分离法传统技术新型技术二、VOCs典型治理技术组合技术吸附+高级氧化吸附浓缩-催化燃烧技术沸石转轮吸附浓缩-催化燃烧技术滤筒除尘+蓄热催化燃烧......物理方法化学/生化方法吸附+高级氧化回收技术——（1）吸收技术原理由废气和洗涤液接触将VOCs从废气中移走，之后再用化学药剂将VOCs中和、氧化或其它化学反应破坏。填充式洗涤塔适用范围适用于高水溶性VOCs，不适用于低浓度气体。技术成熟可去除气态和颗粒物投资成本低占地空间小传质效率高对酸性气体高效去除优点缺点有后续废水处理问题颗粒物浓度高，会导致塔堵塞维护费用高可能冒白烟由于存在二次污染和安全性差等缺点，目前较少使用填料塔文丘里塔旋流板塔喷淋塔回收技术——（2）冷凝技术原理冷凝将废气降温至VOCs成份之露点以下，使之凝结为液态后加以回收之方法。适用范围多用于高浓度、单一组分有回收价值的VOCs的处理。冷凝法也经常搭配其它控制技术，例如:焚化、吸附、洗涤等作为前处理步骤处理成本较高，故通常VOCs浓度≥5000ppm，方才适用冷凝处理，其效率介于50～85%之间；浓度≥1%以上时，则回收效率可达90%以上回收技术——（3）吸附技术原理利用吸附剂与污染物质(VOCs)进行物理结合或化学反应并将污染成份去除废气干净气体低压蒸汽风机冷凝器废水VOC回收吸附塔活性碳床活性碳床典型工艺适用范围适用于：中低浓度的VOCs的净化优点：去除效率高，易于自动化控制缺点：不适用于高浓度、高温的有机废气，且吸附材料需定期更换回收技术——（4）膜分离技术原理用人工合成的膜分离VOCs物质。硅橡胶膜多孔玻璃态高分子材料分子筛膜优点回收组分高效可集成其余技术成本较高膜污染膜的稳定性差通量小缺点适用范围适用于高浓度VOCs，回收效率高于97%销毁技术——（1）热力焚烧法高热容量陶瓷蓄热体蓄热热力燃烧（RTO）工艺可以回收热量；含硫、卤素有机物等可以引起催化剂中毒物质适用于热力燃烧法适用范围适用于低浓度VOCs原理燃烧氧化VOCs，转化为CO2排放。销毁技术——（2）催化燃烧法蓄热催化燃烧（RCO）工艺蜂窝状的陶瓷蓄热体适用范围较低浓度VOCs（一般在500~3000mg/m3之间）温度范围400～600℃,更节能安全，不产生NOXRTO800℃，NOX二次污染物蓄热催化燃烧一体化设备热回收效率90%优点：原理催化蓄热体降低了活化的温度，燃烧氧化VOCs，转化为CO2排放。-能效比高；-节省空间；-节约材料用量；-简化系统控制；-减少NOX生成蓄热体要求低热膨胀系数表面积大热稳定性好耐腐蚀催化燃烧技术已成为VOCs控制的主流技术销毁技术——（3）生物降解法原理利用微生物对废气中的污染物进行消化代谢，将污染物转化为无害的水、二氧化碳及其它无机盐类0.0m1.0m5.0m0.85m進氣排氣活性污泥曝氣槽吸收塔循環幫浦進氣排氣鼓風機調濕塔低壓送風機(200mmAq)廢氣生物濾床排氣處理系統排氣生物濾床(濾料厚1m)排水123456346517調濕水霧72生物滤床法生物洗涤塔适用范围以微生物可分解物质为主，污染物为微生物的食物来源，可以生物处理的污染物包括：碳氢氧组成的各类有机物、简单有机硫化物、有机氮化物、硫化氢及氨气等无机类等–能耗低、费用低–氧化完全–处理效果好–能量利用率低–速率慢–光催化剂失活–占地多，运行不易优点缺点销毁技术——（4）光催化降解法原理光催化剂纳米粒子（如TiO2）在一定波长的光线照射下受激生产电子空穴对，空穴分解催化剂表面吸附的水产生氢氧自由基，电子使其周围的氧还原成活性离子氧，从而具备极强的氧化还原能力，将光催化剂表面的各种污染物摧毁–条件温和，常温常压–设备简单、维护方便–减少甚至无二次污染–反应速率慢–光子效率低–催化剂失活–气候影响大–工况变化影响大优点缺点销毁技术——（5）等离子体技术原理等离子体场富集大量活性物种，如离子、电子、激发态的原子、分子及自由基等；活性物种将污染物分子离解小分子物质活性物种和臭氧，触发催化剂，降低活化能。适用范围适用于低浓度VOCs，室内空气净化实现VOCs低温去除适用于低浓度、大风量的VOCs处理效率高，能耗低净化并清新空气特点无害化常见的VOCs治理技术适用条件应根据废气的浓度、流量、去除效率等选取适用的治理技术组合——（一）吸附浓缩-催化燃烧技术吸附浓缩-催化燃烧技术将吸附和催化燃烧相结合的一种集成技术，将大风量、低浓度的有机废气经过吸附/脱附过程转换成小风量、高浓度的有机废气，然后经过催化燃烧净化该方法适合于大风量、低浓度或浓度不稳定的废气治理，通常适用的浓度范围低于1500mg/m3。组合——（二）沸石转轮吸附浓缩-催化燃烧技术低浓度有机废气治理技术组合——（三）滤筒除尘+蓄热催化燃烧滤筒除尘+蓄热催化燃烧废气入口净化后排气组合——（四）吸附+高级氧化吸附+高级氧化废气洗涤单元氧化反应单元组合——（五）冷凝+吸附（物理方法）冷凝+吸附技术废气总结VOCs氧化控制技术及其基本原理VOCs介绍：我国工业VOCs排放贡献最大，需要合适的技术支持VOCs典型治理技术：回收技术、销毁技术→组合技术1.吸收法2.冷凝法3.吸附法4.膜分离法1.热力焚烧法2.催化燃烧法3.生物降解法4.光催化降解法5.等离子体技术1.吸附浓缩-催化燃烧技术2.沸石转轮吸附浓缩-催化燃烧技术3.滤筒除尘+蓄热催化燃烧4.吸附+高级氧化5.冷凝+吸附……谢谢！陈颖.我国工业源VOCs行业排放特征及未来趋势研究[D].华南理工大学2011《挥发性有机物（VOCs）污染防治技术政策》（征求意见稿）编制说明《挥发性有机物（VOCs）污染防治技术政策》（征求意见稿）编制说明挥发性有机物控制1.研究非贵金属氧化型催化剂，研究催化燃烧法处理挥发性有机物的反应过程和机理；2.利用光催化技术，研究挥发性有机物在光降解过程中催化作用机理，提高催化剂的稳定性和抗中毒能力；3.利用环境友好催化技术，开发清洁生产的绿色化学工艺，减少污染物排放。