VOCs(挥发性有机物)治理技术盘点

VOCs(挥发性有机物)在我国已作为污染物开始系统控制和防治。从今年10月1日起,对石油化工、包装印刷行业开始征收VOCs排污费。
“目前应用范围最广的VOCs治理技术主要包括吸附回收技术、吸附浓缩技术、催化燃烧技术和高温焚烧技术等。此外,低温等离子体技术、生物治理技术和组合技术得到了快速发展。” 中国环保产业协会废气治理委员会副秘书长、解放军防化研究院研究员栾志强说。

工业上, VOCs排放涉及的行业众多,污染物种类繁多,组成复杂,其种类有烃类、酮类、酯类、醇类、酚类、醛类、胺类、氰类等。所以治理技术体系复杂,涉及10多种技术及组合技术。

业内人士认为,总体来说,VOCs治理有两类基本技术,一类是回收技术,治理的基本思路是对排放的VOCs进行吸收、过滤、分离,然后进行提纯等处理,再资源化循环利用。比如吸附回收技术、吸收技术和膜技术等。另一类是销毁技术,处理的基本思路是通过燃烧等化学反应,把排放的VOCs分解化合转化为其他无毒无害的物质。比如燃烧技术、生物技术和等离子体技术等。目前,这两类技术都得到研究和应用。

新的吸附(再生)工艺不断发展和完善

吸附回收技术最为成熟,研发出氮气保护再生新工艺,降低溶剂提纯费用;低浓度废气净化采用沸石转轮吸附浓缩工艺;活性炭吸附集中再生技术解决小企业投资成本问题

在VOCs治理领域,溶剂(包装印刷等行业溶解染料的有机性挥发物)的回收一般具有很好的经济效益,因此行业内对吸附回收技术研究得最多,目前也最为成熟。当前,很多行业的VOCs治理用到溶剂吸附回收技术,比如油气回收、包装印刷、集装箱喷涂、石油化工、化学化工、原料药制造等行业。

近年来,吸附工艺得到不断完善。栾志强介绍说,近年来已发展了氮气保护再生新工艺,避免使用水蒸气,降低了回收溶剂的提纯费用,并提高了设备安全性,得到了大量应用,特别是在包装印刷行业的应用最为广泛。

在大部分工业尾气中,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。吸附浓缩技术的应用近年来发展迅速,主要包括固定床吸附浓缩技术和沸石转轮吸附浓缩技术。

据悉,其中沸石转轮吸附浓缩技术最早由日本企业开始使用,并在全世界范围内得到应用。专家认为,沸石转轮吸附浓缩技术净化效率高,安全性好,被视为汽车制造等喷涂行业最佳的治理技术。

栾志强介绍说,国外特别是一些日本的治理工程公司近年来开始在中国大规模推广沸石转轮吸附浓缩技术,发展迅速。我国的黑马环保科技公司近年来自身开发并掌握了这项技术,技术上逐步走向成熟,并得到很好应用。

据参加培训的企业代表介绍,在喷涂(如4S店喷涂)、印刷(包装印刷和书刊印刷)等行业,国内目前有大量分散小型企业,VOCs的排放量小、排放浓度低,不能达到逐步趋严的排放标准要求。

活性炭吸附技术简单易行、成本低,是喷涂、包装印刷企业首选的治理技术。但对单个企业来说,建设相应的活性炭再生装置费用高,难以承担。

“各地环保部门为了减轻单个企业的VOCs治理投资负担,组织建设统一的活性炭异地再生系统,收集吸附后的活性炭,并进行集中再生处置,是最为可行且成本低的一种模式。”栾志强认为。据了解,目前很多地区已采用这种模式治理VOCs,取得良好效果。

燃烧技术是较为有效和彻底的VOCs治理技术

蓄热式(催化)燃烧技术逐步替代传统的(催化)燃烧技术;低温等离子体技术异军突起,但有待规范;生物技术的发展不断深入,适用范围逐渐拓宽

当不需要对废气中的有机物进行回收利用时,通常采用燃烧法进行治理。催化燃烧技术和高温焚烧技术是最为普遍的VOCs燃烧治理技术,也是目前VOCs治理较为有效和彻底的治理技术。

业内人士认为,无论是热力焚烧法还是催化燃烧法都需要将废气加热到相应可燃的温度。如果废气中有机物的浓度较高,废气燃烧后产生的热量可以维持有机物分解所需要的反应温度,采用燃烧法是一种经济可行的方法。

栾志强介绍说,当废气中有机物浓度较低时,由于传统的催化燃烧技术和高温焚烧技术换热效率低,需要大量耗能,治理设备运行费用较高。为了提高热利用效率,降低设备的运行费用,近年来发展了蓄热式热力焚烧技术(RTO)和蓄热式催化燃烧技术(RCO)。RTO和RCO技术换热效率高,可以在VOCs较低浓度下使用,近年来得到了广泛应用。

低温等离子体净化技术是近年来发展起来的另一种废气治理新技术。据介绍,等离子体由电子、离子、自由基和中性粒子组成。低温等离子体VOCs净化技术利用介质放电产生的等离子体以极快的速度反复轰击废气中的气体分子,去激活、电离、裂解废气中的各种成分,通过氧化等一系列复杂的化学反应,使复杂大分子污染物转变为一些小分子的安全物质(如二氧化碳和水),或使有毒有害物质转变为无毒无害或低毒低害物质。

栾志强表示,由于低温等离子体技术动力消耗低,所以具有装置简单,易于操作,占地面积小,使用方便等优点,近年来得到迅速发展。目前国内采用这项技术从事VOCs治理的环保企业迅速发展到20家~30家。但也存在对混合有机废气净化效率低不足的问题。

目前在实际应用中也存在一些问题,由于是一项新技术,人们对于其作用机理研究不够充分,还没有形成规律性认识,很多企业只是在模仿这项技术,专家建议,今后应该尽快对这项技术的应用进行规范。

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