VOCs各大污染防治技术大全及费用评估

    VOCs（volatile organic compounds）即挥发性有机物 ，是一类化学质的统称，在常温压下通具有高蒸汽。我国现标准中VOCs是指20℃条件下蒸汽压大于等于0.01kPa，或在特定适用条件下具有挥发性的全部机化，或在特定适用条件下具有挥发性的全部机化合物的统称。

    VOCs 组成复杂，主要包括烷烃、烯烃、芳香烃、卤代烃、含氧烃、氮烃、硫烃、低沸点多环芳烃等。其中常见的VOCs种类有甲苯（Toluene Toluene ）、二甲苯 (Xylene) 、对-二氯苯 (Para -dichlorobenzene) 、乙苯 (Ethyl benzene)、苯乙烯(Styrene) 、甲醛 (Formaldehyde) 、乙醛 (Acetaldehyde) 等。

一、来源

    VOCs的排放来源分为自然源和人为源。尺度上，VOCs 排放以自然源为主；但对于重点区域和城市来说，人为源排放量远高于自然源，是自然源的6-18倍。

    在城市里，VOCs的自然源主要是绿色植被，基本属于不可控源；而其人为源主要包括不*燃烧行为、溶剂使用、工业过程、油品挥发和生物作用等。目前我国VOCs排放主要来自固定源燃烧、道路交通溶剂产品使用和工业过程。在众多人为源中，工业源是主要的VOCs污染来源，具有排放集中、排放强度大、浓度高、组分复杂的特点。

二、防治技术

    根据大气中VOCs产生的原理和VOCs的理化性质，其控制技术可以分为两大类，过程控制和末端控制。过程控制是针对VOCs的生产过程，从VOCs的原理上减少VOCs的产生，一般通过工艺提升、技术改造和泄漏控制来实现。末端控制则是针对VOCs的化学特性，着力于VOCs废气的治理，利用燃烧、分解等方法来控制VOCs的排放。

VOCs控制技术路径分类

1、常见防治技术

    VOCs污染治理技术一般包括：回收技术和销毁技术。回收技术主要包括：吸附技术、吸收技术、冷凝技术、膜分离技术等；销毁技术主要包括：催化燃烧、生物降解、等离子体、光催化技术等。以下就针对部分污染治理技术进行梳理。

回收技术

    1）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分去除。

    适用范围：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。

    2）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。

    适用范围：高水溶性VOCs，不适用于低浓度气体。  

    优点：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、对酸性气体去除。

    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。

    3）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。处理成本较高，故通常VOCs浓度≥5000ppm，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。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。

    优点：能使废气得到很高程度的净化。

    缺点：冷却温度、压力要求高；治理费用相对较高。

    4）膜分离技术

    原理：用人工合成的膜分离VOCs物质。

    适用范围：高浓度VOCs，回收效率高于97%。

    优点：可回收组分；；可集成其余技术。

    缺点：成本较高；会造成膜污染；膜的稳定性差；通量小。

销毁技术

    1）催化燃烧技术

    原理：发生一系列的分解、聚合及自由基反应，通过氧化和热裂解、热分解，zui终产物是水、二氧化碳等无毒无害物质。

    适用范围：可应用于高浓度和低浓度的有机废气的处理。

    优点：应用广泛、设备简单、投资少、操作方便、净化*。

    缺点：设备成分和运行成本相对较高。

    2）生物降解技术

    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。

    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。  

    优点：能耗低、费用低；氧化*；能耗低。

    缺点：能量利用率；光催化剂失活；可见光。

    3）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。

    适用范围：低浓度VOCs，室内空气净化。

    优点：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。

    缺点：一次性投资较高；存在安全隐患。

    4）光催化技术

    原理：光催化剂纳米粒子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*的氧化还原能力，将光催化剂表面的各种污染物摧毁。

    适用范围：适用于消除半封闭或封闭空间微量有害气体的除臭或杀菌。

    优点：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。

    缺点：占地面积大；气候影响大；工况变化影响大。

2、组合技术

    1）沸石转轮+热力焚烧技术

    2）沸石转轮+蓄热式燃烧

    3）冷凝+吸附技术

    4）吸附+蓄热催化燃烧技术

    5）滤筒除尘+蓄热催化燃烧

    6）吸附+氧化

3、技术选择

    各种VOCs治理技术适用范围比较

4、相对费用评估

（来源：公众号@工业过程气体监测技术）