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1、第五章挥发性有机物污染控制 第一节挥发性有机化合物污染 挥发性有机化合物 VOCs volatileorganiccompounds 是一类重要的空气污染物 通常指沸点50 260 室温下饱和蒸气压超过133Pa的有机化合物 其主要成分为烃类 卤代烃 氮烃 含氧烃 硫烃及低沸点的多环香烃等 油漆 涂料 润滑油等化学制品在表面涂层的广泛应用 工业废物的焚烧 机动车尾气的排放 新型建材 保温材料及室内装潢材料广泛使用 同时化妆品 除臭剂 杀虫剂 除草剂和品种繁多的洗涤剂应用 导致大量的VOCs排放污染 VOCs成分复杂 具有的特殊气味 并具有毒性 刺激性 致癌作用 特别是苯 甲苯及甲醛对人体健康造
2、成很大的伤害 VOCs排放 VOCs控制技术 末端治理为主的控制性措施 防止泄漏为主的预防性措施 第二节VOCs污染预防 工艺技术的改进和设备的更新是减少VOCs排放的最佳选择预防性措施替换原材料 减少引入生产过程中的VOCs总量改变运行条件 减少VOCs的形成和挥发更换设备 减少VOCs泄漏 VOCs替代 油漆 涂料和油墨中的醇 芳烃等溶剂 在生产与使用过程中汽化进入大气中 形成VOCs污染 从油基到水基的转变 显著减少了VOCs排放 工艺改革 非挥发性溶剂工艺取代挥发性溶剂工艺 如流化床粉粉剂涂料和紫外平版印刷术减少石油及石化生产工艺过程中的原料和成品的各种耗损是减少VOCs排放的重要措施
3、 改进 改善工艺设备 减少油品的挥发损失 回收利用放空气体 泄漏损耗及控制 操作损耗 当VOCs溶液充入容器或从容器中导出时 由于温度和气压的变化导致VOCs气体溢出呼吸损耗 温度变化使容器产生 吸进和呼出 而导致的有机物损耗 白天呼出 夜晚吸进 充入 呼吸和排空损耗可通过在容器出口附加的蒸气保护阀 真空压力阀 来控制 汽油的转移损耗控制 阶段1控制 汽油 50余种碳氢化物 C3 C12 和其他痕量物质 C8H17 平均分子量113 汽油的转移损耗控制 阶段2控制 第三节VOCs控制方法和工艺 燃烧法吸收 洗涤 法冷凝法吸附法生物法 1 燃烧法 Combustion 适用于可燃或高温分解的物质
4、不能回收有用物质 但可回收热量燃烧反应 如 燃烧时放出的热量 VOCs燃烧原理及动力学 燃烧动力学单位时间VOCs减少 多数化学反应 遵循阿累尼乌斯方程 氧气浓度远高于VOCs浓度 VOCs燃烧原理及动力学 VOCs燃烧原理及动力学 例 试计算燃烧温度分别为538 649和760oC时 去除废气中99 9 的苯所需的时间 解 假设燃烧反应为一级 即n l 一级反应 对式 10 8 积分 得当T 5380C时 由表10 8 得k 0 00011 s 代入式 10 9 得同理可求得T 649 7600C时所需的燃烧时间分别为49s 0 2s 10 9 燃烧工艺 直接燃烧 适用于可燃有害组分浓度较高
5、或热值较高的废气设备 燃烧炉 窑 锅炉温度1100oC左右火炬燃烧 产生大量有害气体 烟尘和热辐射 应尽量避免 燃烧工艺 热力燃烧 ThermalCombustion 适于低浓度废气的净化温度低 540 820oC必要条件 温度 停留时间 湍流混合 燃烧工艺 热力燃烧 燃烧工艺 催化燃烧 燃烧工艺 催化燃烧装置 具有热回收装置的催化燃烧器 燃烧工艺 催化燃烧优点 无火焰燃烧 安全性好温度低 300 450oC 辅助燃料消耗少对可燃组分浓度和热值限制少 不同燃烧工艺比较 吸收 洗涤 法 Absorption 溶剂吸收法 采用低挥发或不挥发性溶剂对VOCs进行吸收 再利用VOCs分子和吸收剂的物理
6、性质差异进行分离 吸收剂在吸收塔吸收VOCs吸收了VOCs的吸收剂通过热交换进入汽提塔 在高于吸收温度 低于吸收压力时解吸吸收剂经过溶剂冷凝器冷凝后进入吸收塔循环使用解吸VOCs气体经过冷凝器 气液分离器后以纯VOCs气体形式回收利用适用于VOCs浓度较高 温度较低和压力较高的场合 吸收工艺 对吸收剂的要求 对被去除的VOCs有较大的溶解性蒸气压低易解吸化学稳定性和无毒无害性分子量低 吸收能力最大化 冷凝法 Condensation 冷凝法 利用物质在不同温度下的不同饱和蒸汽压 采用降低温度 提高压力 使VOCs冷凝并与废气分离冷凝温度处于露点和泡点温度之间越接近泡点 净化程度越高 接触冷凝
7、被冷凝气体与冷却介质直接接触表面冷凝 间接冷却 冷凝气体与冷却壁接触适于废气体积分数10 2以上的有机蒸气常作为其它方法的前处理 吸附法 Adsorption 吸附工艺 利用多孔固体表面存在的未平衡的分子吸引力或化学键力 吸附混合气体中的VOCs组分并与废气分离 适用于处理中低浓度VOCs尾气不饱和化合物吸附优于饱和化合物 环状化合物吸附优于链状化合物活性炭吸附优于极性吸附剂 硅胶 氧化物 部分VOCs不易解吸 酸 酯 酮 不宜用活性炭吸附 生物法 BiologicalOxidation 微生物以VOCs作为碳源和能源 将其分解为CO2和H2O悬浮生长系统 微生物及其营养物存在于液相 气相中的VOCs转移到液相 被微生物降解附着生长系统 微生物附着生长于固体介质表面 气相中的VOCs被固体介质表面吸附 被微生物降解 气相主体中的VOCs在液相或固体表面的传质过程和微生物生物降解过程的耦合微生物菌种的筛选 驯化和接种最先进的VOCs处理技术 设备简单 运行费用低 适用于大风量 低浓度 难降解VOCs的处理 生物法工艺比较 作业 从资源 环境角度分析VOCs污染预防与处理措施
