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 在化工、塑料和涂漆生產(chǎn)等諸多工業(yè)領(lǐng)域中,工業(yè)品的生產(chǎn)和加工過(guò)程產(chǎn)生了大量含有揮發(fā)性的有機(jī)化合物的廢氣,這些廢氣未經(jīng)處理排入大氣,在一定條件下會(huì)形成光化學(xué)污染,影響大氣質(zhì)量,影響動(dòng)植物生長(zhǎng)和人類健康。對(duì)廢氣的治理,有多種處理技術(shù)可供使用,對(duì)濃度低、排氣量大的廢氣,傳統(tǒng)的工藝存在投資運(yùn)行費(fèi)用高、處理效率低和處理后存在二次污染等問(wèn)題,近年來(lái),逐漸發(fā)展的廢氣生物技術(shù)為一種新型空氣污染控制技術(shù),得到日益廣泛應(yīng)用,本文主要將吸附法、熱破壞法、冷凝法、生物法治理?yè)]發(fā)性有機(jī)廢氣的原理進(jìn)行介紹,以期對(duì)我國(guó)相應(yīng)的技術(shù)發(fā)展起到借鑒作用。
1、熱破壞法
有機(jī)化合物的熱破壞可分為直接火焰燃燒和催化燃燒,其過(guò)程是復(fù)雜的,并且可能包括一系列分解、聚合及自由基反應(yīng)。而 重要的有機(jī)化合物破壞法機(jī)理是氧化、熱裂解和熱分解。熱破壞法正是基于此機(jī)理進(jìn)行的。
直接火焰燃燒法是一種有機(jī)物在氣流中直接燃燒和輔助燃燒的方法。多數(shù)情況下,有機(jī)物濃度較低,不足以在沒(méi)有輔助燃料時(shí)燃燒。
催化燃燒是有機(jī)物在氣流中被加熱,在催化床層作用下,加快有機(jī)化學(xué)反應(yīng)(或破壞效率)的方法。催化劑的存在使有機(jī)物在熱破壞時(shí)比直按燃燒法需要更少的保留時(shí)間和更低的溫度。但是,催化劑通常只針對(duì)特定類型的化合物,這使得催化燃燒的應(yīng)用在一定程度上受到限制,由于有機(jī)廢氣中常出現(xiàn)雜質(zhì),很容易引起催化劑中毒,因此在一定程度上限制了催化燃燒法的廣泛應(yīng)用。
2、冷凝法
冷凝法是利用物質(zhì)在不同溫度下具有不同飽和蒸氣壓這一性質(zhì),采用降低系統(tǒng)溫度或提高系統(tǒng)壓力,使處于蒸氣狀態(tài)的污染物冷凝并從廢氣中分離出來(lái)的過(guò)程。
冷凝法的優(yōu)點(diǎn)是所需設(shè)備和操作條件比較簡(jiǎn)單,回收物質(zhì)的純度比較高,但要獲得高的回收率,往往需要較低的溫度或較高的壓力,需要較高的運(yùn)行費(fèi)用,故冷凝常與壓縮、吸附、吸收等過(guò)程聯(lián)合應(yīng)用,以吸收或吸附手段濃縮污染物,以冷凝法回收該有機(jī)物,達(dá)到既經(jīng)濟(jì)、回收率又較高的目的。冷凝法常作為燃燒、吸附等凈化方法的前處理,以減輕使用這些方法時(shí)的負(fù)荷。
冷凝法適用于回收蒸氣狀態(tài)的有害物質(zhì),特別是用來(lái)回收濃度在1000mg/m3 以上的有機(jī)溶劑蒸汽。冷凝法在理論上可以達(dá)到很高的凈化程度,但實(shí)際在經(jīng)濟(jì)上不可行。
3、吸附法
在處理有機(jī)廢氣的方法中,吸附法應(yīng)用極為廣泛。與其它方法相比,具有去除效率高、氧化徹底、能耗低、工藝成熟、易于推廣、實(shí)用等優(yōu)點(diǎn),有著良好的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境效益;缺點(diǎn)為處理設(shè)備龐大,流程復(fù)雜,尤其是當(dāng)廢氣中有膠粒物質(zhì)或其它雜質(zhì)時(shí),吸附劑容易失效。
4、生物法
(1)生物處理有機(jī)廢氣的原理有機(jī)廢氣生物凈化是利用微生物以廢氣中的有機(jī)組分作為其生命活動(dòng)的能源或其它養(yǎng)分,經(jīng)代謝降解,轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物(CO2 ,水等)及細(xì)胞組成物質(zhì)。廢氣中的有機(jī)物質(zhì)首先要經(jīng)歷由氣相轉(zhuǎn)移到液相(或固體表面液膜)中的傳質(zhì)過(guò)程,然后在液相(或固體表面生物層)被微生物吸附降解。由于氣液相間有機(jī)物濃度梯度、有機(jī)物水溶性以及微生物的吸附作用,有機(jī)物從廢氣中轉(zhuǎn)移到液相(或固體表面液膜)中,進(jìn)而被微生物捕獲、吸收。在此條件下,微生物對(duì)有機(jī)物進(jìn)行氧化分解和同化合成,產(chǎn)生的代謝產(chǎn)物一部分溶入液相,一部分作為細(xì)胞物質(zhì)或細(xì)胞代謝能源,還有一部分(如CO2 )則逸出到空氣中。廢氣中的有機(jī)物通過(guò)上述過(guò)程不斷減少,從而得到凈化。
(2)有機(jī)廢氣處理的適用范圍
在應(yīng)用生物反應(yīng)器去除廢氣濃度較底的有機(jī)廢氣時(shí),廢氣中TOC (總有機(jī)碳) < 1000mg/m3 ,氣體流量≤5000m3 /h,氣流均勻且連續(xù),廢氣溫度一般≤40℃,對(duì)生物濾床工藝同時(shí)要求進(jìn)氣濕度>95% ,廢氣組分易溶于水,易降解1
(3)生物法的特點(diǎn)是設(shè)備少、操作簡(jiǎn)單、不需外加營(yíng)養(yǎng)物,投資運(yùn)行費(fèi)用低,去除效率高;但反應(yīng)條件控制較難,占地面積大,基質(zhì)濃度高時(shí),因生物量增長(zhǎng)快而易堵塞濾料,影響傳質(zhì)效果。
5、結(jié)束語(yǔ)
通過(guò)對(duì)上述方法的比較,我們認(rèn)為,生物法處理低濃度揮發(fā)性有機(jī)氣體具有投資少,操作簡(jiǎn)單,運(yùn)行費(fèi)用低,經(jīng)濟(jì)可行。結(jié)合揮發(fā)性有機(jī)氣體的實(shí)際特點(diǎn),該方法不但工藝簡(jiǎn)單,而且運(yùn)行費(fèi)用較其它方法低,其處理效果是其它幾種方法無(wú)法達(dá)到的。