图文介绍“VOCs治理技术”（详细介绍）

VOCs是挥发性有机化合物(volatile organic compounds)的英文缩写。在我国VOCs指常温下饱和蒸汽压大于70 Pa、常压下沸点低于260℃的有机化合物。 VOCs具有挥发性，在常温条件下很容易挥发形成VOCs气体，造成大气污染，破坏臭氧层，危害人类健康和生态环境。

随着世界各国对VOCs污染的日益重视和环保法规不断严格VOCs的排放标准，其治理技术亦在逐渐改进和完善。VOCs处理的方法主要有两类：一类是回收法，另一类是消除法。回收法主要有冷凝法、活性炭吸附法、吸收法及膜分离技术。消除法有热氧化、催化燃烧法、等离子体技术、生物降解法及光催化降解法。

回收技术

冷凝法

原理：冷凝法是最简单的回收技术，将废气冷却使其温度低于有机物的露点温度，使有机物冷凝变成液滴，从废气中分离出来，直接回收。

冷凝系统流程图

优点：冷凝法主要用于高沸点和高浓度的VOCs污染气体的回收，VOCs浓度≥5000ppm，其流程简单、回收率高。

缺点：对沸点低的VOCs净化能力差，只用来分离气体中可以冷凝的组分，且冷凝后离开冷凝器的排放气中仍含有相当高浓度的VOCs，不能满足环境排放标准。要获得高的回收率，系统需要很高的压力和很低的温度，设备费用显著增加。一般作为其他废气处理方法的前处理。

吸收法

原理：废气和吸收液接触，利用吸收液与有机废气的相似相溶性原理将VOCs从废气中除去，再用化学试剂将VOCs中和、氧化或其他化学破坏。含VOCs气体由底部进入吸收塔，在上升过程中与来自塔顶的吸收剂逆流接触而被吸收，净化后的气体由塔顶排出。吸收了VOCs的吸收剂通过热交换器后，进入汽提塔顶部，在温度高于吸收温度或压力低于吸收压力时解析，吸收剂再通过溶剂冷凝器冷凝后进入吸收塔循环使用。解析出的VOCs气体经过冷凝器、气液分离器后以纯VOCs气体的形式离开，进一步回收利用。

常见吸收工艺流程

吸收设备形式

优点：可用于高浓度VOCs，能够使用废气流量和浓度的波动，技术成熟，可去除气态和颗粒物，投资成本低，对酸性气体去除率高。

缺点：不适用于低浓度气体，有后续水处理问题。

活性炭吸附法

原理：活性炭是一种黑色粉状、粒状或丸状的无定形具有多孔的炭。主要成份为炭，还含有少量氧、氢、硫、氮、氯，层层不规则堆积，具有较大的表面积。有很强的吸附能力。含VOCs的气态混合物与活性炭接触时，利用活性炭表面未平衡的分子吸引力货化学键力，将混合气体中的VOCs组分吸附留在固体表面。原理如下图：

含VOCs的混合气体先去除颗粒状污染物后，再经过调压器调整压力，然后进入吸附床进行吸附净化，净化后的气体排入大气。当吸附床Ⅰ内的活性炭吸附饱和后，通过阀门转换至吸附床Ⅱ进行吸附。向吸附床Ⅰ通入蒸汽进行脱附，解析出来的蒸汽混合物冷凝后由浓缩器和分离器进行分离，脱附后的活性炭用热空气干燥后循环使用。

活性炭吸附工艺流程

优点：适用于含水含尘量少、中低浓度的VOCs净化，去除率高，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。

膜分离法

原理：最简单分离过程为单级膜分离系统，直接压缩废气并使其通过膜表面，来实现VOCs处理分离；但单级很难达到分离要求。新型的集成膜分离技术将压缩冷凝和膜单元两种技术相结合实现分离，压缩机将有机废气提高到一定压力后进人冷凝器被冷却，部分VOCs冷凝下来，直接进到储罐，以进行循环和再用。另外一部分通过有机选择性膜的表面，膜将气体分成两股物流：脱除了VOCs的未渗透侧的大部分净化气直接排放，渗透物流为富集有机物的蒸汽，该渗透物流循环到压缩机的进口。

优点：可以回收高浓度高浓度有价值的VOCs，回收率高于97%。

缺点：只是一种回收有价值的有机物方法，不是以空气净化达标排放为目的的单独处理方法，且膜成本较高。

膜法与冷凝法结合回收有机废气工艺流程1—压缩机 2—冷凝器 3—膜组件

消除法

热氧化法

原理：热氧化系统通过燃烧来消除有机物的，其操作温度达700℃-1000℃。为降低燃料费用，需要回收离开氧化器的排放气中的热量。目前常用的是蓄热式热氧化（简称RTO），典型的为三厢式的蓄热式氧化工艺，VOCs废气首先进入其中的一个蓄热室预热废气，然后进入氧化室氧化分解，接着烟气进入另一个蓄热室放热，此时第三个蓄热室正处于净化状态。三个蓄热室的阀门交替运行。

优点：可以处理所有含有机化合物的废气；可以处理风量大、浓度低的有机废气；处理有机废气流量的弹性很大；可以适应有机废气中VOC的组成和浓度的变化、波动；对废气中夹带少量灰尘、固体颗粒不敏感；在所有热力燃烧净化法中热效率最高（>95%）；在合适的废气浓度条件下无需添加辅助燃料而实现自供热操作；净化效率高（三室>99%）；维护工作量少、操作安全可靠；有机沉淀物可周期性的清楚，蓄热体可更换；整个装置的压力损失较小；装置使用寿命长。

缺点：装置重量大，因为采用陶瓷蓄热体；装置体积大，只能放在室外； 要求尽可能连续操作； 一次性投资费用相对较高；不能彻底净化处理含硫含氮含卤素的有机物。

三厢式RTO装置示意图

催化燃烧

原理：催化燃烧是典型的气固相催化反应，其实质就是降低活化能，同时使反应物分子富集于催化剂表面，提高反应速率。目前常用的是直燃式催化燃烧装置和蓄热式催化燃烧装置（RCO）。

优点：反应温度较热氧化低一半，节省了燃料；停留时间短，降低了设备尺寸；由于燃料减少，生成的CO也少；较热氧化系统需更少的启动和冷却时间；低的操作温度，排除了NOx的生成；因温度降低，允许使用标准材料来代替昂贵的特殊材料，RCO系统的整个机械寿命将增加。

缺点：催化剂易被重金属或颗粒覆盖而失活；处理卤化物和硫化物时，会产生酸性气体，需用洗涤塔进一步处理；废催化剂如不能循环使用，也要处理；进气浓度不能大于25%。

直燃式催化燃烧装置

蓄热式催化燃烧装置示意图

等离子体技术

原理：等离子体被称为物质的第4种形态，由电子、离子、自由基和中性粒子组成。低温等离子体有机气体净化就是利用介质放电所产生的等离子体以极快的速度反复轰击废气中的异味气体分子，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，打开污染物分子内部的化学键，使复杂的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低，双介质阻挡放电（Dielectric Barrier Discharge），简称DDBD）是一种获得高气压下低温等离子体的放电方法。

优点：可以净化低浓度废气，效率达99.9%；可用于除臭方面，净化空气；装置能耗高，效率低，设备简单，操作可靠。

缺点：对大浓度的废气处理不适用。

等离子体技术工艺流程示意图

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CO2和H2O。根据系统中微生物的存在形式，将生物处理工艺分为悬浮生长系统和附着生长系统，主要包括生物法生物过滤、生物洗涤和生物滴滤法三种工艺。

优点：能耗、操作费和投资相对于其他方面来讲较低，能够氧化完全，无二次污染。

缺点：需要建设的面积随着废气浓度的增加而增大；在废气处理中，不能含有N，Cl，S等元素，否则会改变物料中的pH值，对微生物有一定的抑制性；细菌培养困难，成活率不稳定，受气候影响大。

生物洗涤法

生物过滤法

生物滴滤法工艺流程图

光催化氧化法

原理：利用光催化剂（如TiO2）的光催化性，氧化吸附在催化剂表面的VOCs，最终产生CO2和H2O。光催化剂纳米粒子在一定波长的光线照射下受激发产生电子空穴对，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。

优点：催化氧化物有较高的催化活性和化学稳定性，且无毒廉价；设备简单，维护方便；减少甚至无二次污染。

缺点：对某些化学物只能达到部分氧化；气候影响和工况变化影响大；能耗比较高。

光催化氧化原理示意图

以上就是有关于VOCs治理技术的介绍。