常見(jiàn)的有機(jī)廢氣VOCs治理技術(shù)問(wèn)題和缺陷

任何VOCs治理技術(shù)均是針對(duì)特定的VOCs廢氣工況條件來(lái)設(shè)計(jì)后應(yīng)用的，在不同場(chǎng)合使用不同的VOCs治理技術(shù)，就是實(shí)現(xiàn)了VOCs的最優(yōu)方式減排。無(wú)法說(shuō)這個(gè)VOCs治理技術(shù)一定比那個(gè)治理技術(shù)好，只能說(shuō)明在這個(gè)工況條件下，這個(gè)VOCs治理技術(shù)比那個(gè)技術(shù)更合適。本文針對(duì)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(wèn)題，同時(shí)說(shuō)明這類VOCs減排技術(shù)在使用過(guò)程中的比價(jià)容易出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行匯總說(shuō)明。沒(méi)有不好的VOCs治理技術(shù)，只有在特定的VOCs排放工況下而選錯(cuò)的VOCs治理技術(shù)。
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(yīng)用最多的VOCs處理辦法，是通過(guò)活性炭的自然吸附能力吸附VOCs，當(dāng)吸附飽和后，活性炭脫附再生或交給專業(yè)危廢公司處理。
2.實(shí)際應(yīng)用情況
運(yùn)用活性炭吸附法進(jìn)行VOCs處理的環(huán)保公司對(duì)其設(shè)備的除污參數(shù)，基本上都會(huì)提到此類設(shè)備的除污效率達(dá)到90%以上，但在實(shí)際除污應(yīng)用過(guò)程中，除污效率達(dá)到90%以上只是理論值。而且在不同的工作環(huán)境下，其除污效率遠(yuǎn)比這個(gè)理論數(shù)值低。主要原因包括溫度、工作環(huán)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(guó)南方全年濕度較大，氣溫較高，其活性炭實(shí)際吸附量不足實(shí)驗(yàn)室的50%。
3.主要問(wèn)題
使用活性炭吸附法處理VOCs達(dá)標(biāo)排放實(shí)際運(yùn)維費(fèi)用是十分高昂的，同時(shí)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(wěn)定環(huán)保達(dá)標(biāo)。且大量飽和后的活性炭處理更耗費(fèi)巨大，該方法僅是將污染物吸附轉(zhuǎn)移，如對(duì)飽和后活性炭轉(zhuǎn)移過(guò)程無(wú)嚴(yán)格把關(guān)跟蹤，則極易造成二次污染。但因前期投資少，企業(yè)自然選用較多，現(xiàn)雖監(jiān)管難（炭箱內(nèi)沒(méi)有活性炭，活性炭設(shè)施過(guò)于簡(jiǎn)陋、幾乎不換炭，活性炭選用與實(shí)際設(shè)計(jì)不符，使用量過(guò)少等），但環(huán)保部門(mén)終會(huì)有所行動(dòng)的，存在著巨大環(huán)保風(fēng)險(xiǎn)。而且容易造假應(yīng)付環(huán)保管理。（如：炭箱內(nèi)沒(méi)有活性炭，活性炭設(shè)施過(guò)于簡(jiǎn)陋、幾乎不換炭，活性炭實(shí)際工程與設(shè)計(jì)不符，使用量過(guò)少等。）
二、低溫等離子體技術(shù)
1.處污原理
低溫等離子廢氣處理設(shè)備里的介質(zhì)阻擋放電過(guò)程中，等離子體內(nèi)部產(chǎn)生富含極高化學(xué)活性的粒子，如電子、離子、臭氧和激發(fā)態(tài)分子等。理論上有機(jī)廢氣與這些具有較高能量的活性基團(tuán)發(fā)生反應(yīng)，部分會(huì)被裂解，最終轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水等物質(zhì)，從而達(dá)到凈化廢氣的目的。
2.實(shí)際應(yīng)用情況
國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的運(yùn)用低溫等離子體技術(shù)的治污設(shè)備，制造的環(huán)保公司對(duì)設(shè)備的除污參數(shù)，基本上都會(huì)提到這類設(shè)備的除污效率達(dá)到80%以上。大量可用于VOCs處理的低能量等離子體設(shè)備僅可用于治理油煙污染，在實(shí)際處理工業(yè)VOCs過(guò)程中，這種低溫等離子體技術(shù)設(shè)備對(duì)有機(jī)廢氣的降解基本無(wú)效和會(huì)生成污染副產(chǎn)物，其降解效率較低，而VOCs的易燃性令其安全性備受關(guān)注。
3.主要問(wèn)題
現(xiàn)大量使用的小功率低溫等離子體是過(guò)去餐廚行業(yè)用于油煙處理的,其不適合VOCs處理，且生成副產(chǎn)物和大量的臭氧，會(huì)拉弧引燃VOCs等問(wèn)題。
因?yàn)榈入x子體技術(shù)在短時(shí)間內(nèi)對(duì)包括芳香類化合物的有機(jī)廢氣處理效率是很低的，主要是生成中間產(chǎn)物。如采用大功率等離子體在穩(wěn)定的有機(jī)廢氣中，也要在一定的時(shí)間內(nèi)才有處理效果。而對(duì)于工產(chǎn)源源不斷高速排出的VOCs廢氣，其處理效率很低并會(huì)次生很多中間副產(chǎn)物，導(dǎo)致VOCs成分更復(fù)雜(這些副產(chǎn)物的危害性可能更大)、同時(shí)設(shè)備運(yùn)行時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量無(wú)用臭氧。且有機(jī)廢氣絕大部分是易燃、易爆的化合物。等離子體運(yùn)行時(shí)的拉弧極易引爆VOCs，天津爆炸事件已令社會(huì)對(duì)其的安全性質(zhì)疑，故該技術(shù)在各地被禁用已日逐增加。
三、光催化氧化
1.處污原理
光催化廢氣處理設(shè)備的技術(shù)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(fù)氧離子，再將VOCs分子氧化還原的一種處理方式。
2.實(shí)際應(yīng)用情況
大部份應(yīng)用于VOCs處理的UV光催化處理設(shè)備是引用過(guò)去除臭殺菌的技術(shù)原理，通常采用雙波長(zhǎng)紫外光管，將能量主要用于轉(zhuǎn)換臭氧，用普通二氧化鈦材料作為催化劑，雖除污效率號(hào)稱達(dá)到80%以上。實(shí)際現(xiàn)在使用的UV光催化處理VOCs設(shè)備的效率均較低，在無(wú)計(jì)算技術(shù)的控制下，會(huì)大量生成臭氧和中間副產(chǎn)物。
3.主要問(wèn)題
在UV光催化氧化技術(shù)應(yīng)用中，包括UV管的波長(zhǎng)、光催化材料、反應(yīng)時(shí)間、相對(duì)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(rèn)為光催化氧化法能夠?qū)OCs完全降解生成無(wú)毒無(wú)害的CO2和H2O等，但是在使用中由于反應(yīng)時(shí)間太短，揮發(fā)性有機(jī)物在光催化氧化反應(yīng)會(huì)生成酮、醛等更惡毒的中間產(chǎn)物和大量的臭氧。
近年來(lái)工業(yè)城鎮(zhèn)造成臭氧超標(biāo)的其中因素就是濫用等離子體和產(chǎn)臭氧的UV光催化氧化設(shè)備。由于這兩類設(shè)備都是試圖通過(guò)將空氣中的氧轉(zhuǎn)變成臭氧后通過(guò)化學(xué)反應(yīng)消解工業(yè)廢氣的技術(shù)，但因反應(yīng)條件的制約，使產(chǎn)生的臭氧轉(zhuǎn)換成自由基和負(fù)氧離子的效率極低，同時(shí)因反應(yīng)時(shí)間過(guò)短，導(dǎo)致設(shè)備產(chǎn)生的大部分臭氧未能實(shí)現(xiàn)對(duì)VOCs處理而直接排放。
四、生物處理法
1.處污原理
利用微生物對(duì)廢氣中的污染物進(jìn)行消化代謝，實(shí)質(zhì)上是一種生化分解過(guò)程，它通過(guò)附著在介質(zhì)上的活性微生物來(lái)吸收有機(jī)廢氣，將污染物轉(zhuǎn)化為無(wú)害的水、二氧化碳及其它無(wú)機(jī)鹽類。
2.實(shí)際應(yīng)用情況
以污染物為微生物的食物來(lái)源，生物處理法包括：碳?xì)溲踅M成的各類有機(jī)物、簡(jiǎn)單有機(jī)硫化物、有機(jī)氮化物、硫化氫及氨氣等無(wú)機(jī)類。要求小氣量、低濃度、排氣連續(xù)、廢氣處理容器大，雖處理過(guò)程比較環(huán)保, 但運(yùn)維復(fù)雜、生物補(bǔ)養(yǎng)繁瑣等原因，使生物處理法形同虛設(shè)，因其監(jiān)管難，故仍比比皆是。
3.主要問(wèn)題
適用性較差：僅適用于特定的污染物，且生物細(xì)菌易死亡，對(duì)易溶物和易降解污染物進(jìn)行處理時(shí)，會(huì)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(yīng)器的生物量以及整個(gè)填充床的壓降及填充床是否易堵塞問(wèn)題；難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制；難以提高對(duì)各運(yùn)行參數(shù)的控制能力，維護(hù)費(fèi)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(yōu)勢(shì)菌種；反應(yīng)場(chǎng)地約束：反應(yīng)裝置占地面積大、反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)。故生物法在應(yīng)用中不乏擺設(shè)的情況。
五、燃燒法
1.處污原理
燃燒法分為蓄熱式燃燒技術(shù)（RTO）和催化燃燒技術(shù)（RCO）。其原理是通過(guò)直接燃燒或者添加催化劑進(jìn)行低溫燃燒，利用“燒”將有機(jī)廢氣徹底降解為水和二氧化碳。
2.實(shí)際應(yīng)用
燃燒法作為目前處理效率和效果相對(duì)理想的工藝，雖然它的價(jià)格相對(duì)昂貴且運(yùn)行費(fèi)用不低，但已被大部分專家和部分地市環(huán)境主管部門(mén)認(rèn)可，甚至制定為主要治理工藝。
3.存在的主要問(wèn)題
因蓄熱燃燒（RTO）方式的燃燒室內(nèi)溫度一般不低于750度，甚至高達(dá)1000度，因此，會(huì)產(chǎn)生燃料型氮氧化物。氮氧化物按生成機(jī)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(guò)程中，首先是含有氮的有機(jī)化合物或空氣中的氮?dú)饨?jīng)過(guò)熱裂解產(chǎn)生N，CN，HCN和等中間產(chǎn)物基團(tuán)，然后再氧化成NOx。經(jīng)粗算，一套20萬(wàn)m3/h處理量的蓄熱燃燒設(shè)備，其氮氧化物排放量約等于一臺(tái)35t/h的燃煤流化床鍋爐。
在有機(jī)廢氣的催化燃燒（RCO）工藝中，由于采用自來(lái)水作為水噴淋進(jìn)行預(yù)處理，水中的氯離子及有機(jī)物質(zhì)自帶的氯離子在催化燃燒室內(nèi)（200~500度）極易生成二噁英。而VOCs處理設(shè)備上均無(wú)高溫裝置用于促使二噁英的分解，因此，氣體在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的二噁英將直接排放至到大氣。
來(lái)源：VOCs減排工作站