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1、挥发性有机物(VOCs)治理技术 华南理工大学 环境与能源学院 叶代启 主要内容 VOCs典型治理技术 12 3VOCs污染现状 45 典型行业VOCs治理技术 VOCsVOCs 根据根据沸点沸点 根据根据饱和蒸气压饱和蒸气压 常压下 常压下 沸点低于沸点低于250250 有机化合物有机化合物 室温下（室温下（2525） 饱和蒸气压超过饱和蒸气压超过133.32Pa 133.32Pa 气态分子形态逸散到空气中气态分子形态逸散到空气中 有机化合物有机化合物 总挥发性有机物总挥发性有机物 （TVOCsTVOCs）、极易挥极易挥 发性有机物（发性有机物（VVOCVVOC）、 挥发性有机物挥发性有机物
2、 （VOCVOC）、半挥发性半挥发性 有机物（有机物（SVOCSVOC） 烷烃烷烃、芳香烃类芳香烃类、烯烯 烃类烃类、卤烃类卤烃类、酯类酯类、 醛类醛类、酮类和其它化酮类和其它化 合物等合物等8 8类类。 （一）VOCs污染现状 挥发性有机化合物挥发性有机化合物 Volatile Organic Compounds Volatile Organic Compounds ，简称简称VOCsVOCs VOCs的环境危害性 广州市灰霾天气现状一角 q 导致复合型污染； q 诱发灰霾； q 产生光化学烟雾； q 污染室内空气； q 影响动植物生长。 u 甲苯最高值为2509.17g/m3，超标约11.
3、5倍 u TVOC最高值为6032.88g/m3，超标约9倍 u 深圳室内甲苯、二甲苯超标率分别为48.15和25.93%； u 广州这两项污染物的超标率分别为20.69和13.79 光化学烟雾 广州日VOCs浓度变化情况 广州日VOCs浓度变化情况 血液血液、神经系统、神经系统、 肝肾脏 肝肾脏 皮肤皮肤、眼睛 眼睛 “三致三致”作用 作用 呼吸系统 呼吸系统 嗅觉、呼吸道、肺部 几乎全部VOCs；恶臭类，有机 硫化物，含氯有机化合物，含 氮有机化合物等 致癌、致畸、致突变 刺激性 VOCs 白血病，肝、肾功能衰竭 杀虫剂、除草剂 醛类，烯，烷烃，苯系物，含氯 有机化合物，有机卤化物等 对人
4、体的毒害作用 醛类最为突出；有机硫化 物，含氯有机化合物，含 氮有机化合物等 苯系物最为突出，烯，含氯 有机化合物，含氮有机化合 物等 6 n 2012年我国VOCsVOCs排放总量惊人排放总量惊人，工 业源排放量约为2088.72088.7万吨万吨 n 重点区域VOCs污染排放高度集中 1990-2010 1990-2010年年VOCsVOCs排放量 排放量 n 1990-2012年，我国VOCs排放量逐年逐年 增长增长，工业源工业源VOCsVOCs排放量增幅大排放量增幅大。 VOCs污染排放负荷大 辽中 京津冀 山东 半岛 长三角 珠三角 成渝 武汉 长株潭 海西 乌鲁木齐 甘肃 兰白 关
5、中 晋北 常用检测方法 污染物 污染物 检测对象 检测对象 分析方法 分析方法 采样 采样 特点 特点 总烃/非 甲烷总烃 气态碳氢化合 物及其衍生物 （C2-C12） 的总量，以甲 烷计。 气相色谱法 (FID检测器) 注射器采 样 当进样体积为1.0 ml 时， 本方法的检出限为0.0mg/ m3，测定下限为0.16 mg/ m3 苯系物 苯、甲苯、乙 苯、邻二甲苯、 间二甲苯、对 二甲苯、 异丙苯和苯乙 烯 活性炭吸附 二硫化碳解 吸气相色谱 法 活性炭吸 附二硫化 碳解吸 灵敏度较低，一次采样可多 次分析，在分析苯系物浓度 相差较大或浓度较高时更具 有优越性。 热脱附进样 气相色谱法
6、吸附剂吸 附，使用 采样泵和 采样管采 样。 灵敏度高，不需使用有机试 剂，本底值低，但由于样品 是一次性进样，故在无法确 定样品浓度时，需要进行多 次取样分析。 污染物污染物 分析方法分析方法 采样采样 特点特点 VOCs 固体吸附 热脱 附气相色谱-质 谱法 使用无油采样器 采集空气 当采集样品300ml时，最低检出 浓度0.5ppb,采样时采样管容易 被污染 气相色谱-质谱 法（GC-MS） 使用采样罐采集 空气样品 适合气中VOCs与部分SVOCs的 测定样品湿度大会影响分析结果。 挥发性卤代烃 气相色谱法 采用活性炭采样， 二硫化碳解析 - 甲醇 气相色谱法 使用空气采样器， 用纯水
7、吸收空气 中的甲醇 检出限为0.8mg/2l，当采样体 积为20L、样品溶液为5ml时，最 低检出限为0.1mg/m3 变色酸比色法 同上 最低检出限为0.3mg/m3，测量 范围为0.55mg/m3，当甲醇与 其他醇共存时干扰较大，此时应 采用气相色谱法. 常用检测方法 p VOCs污染源头控制技术 污染源头控制技术 u 清洁生产 清洁生产 注重生产全过程的物料回收注重生产全过程的物料回收，充分实现再回收充分实现再回收、再利用再利用，防止防止 和减少污染的产生和减少污染的产生； u 原料替代 原料替代 生产过程中采用低生产过程中采用低VOCs含量的原料含量的原料，如包装印刷过程中使用如包装印
8、刷过程中使用 低低VOCs溶剂溶剂、汽车涂装过程使用低汽车涂装过程使用低VOCs涂料等涂料等； u 工艺改进 工艺改进 采用先进的工艺技术采用先进的工艺技术，减少减少VOCs排放量排放量，如汽车涂装过程如汽车涂装过程 中用中用3C1B工艺代替传统的工艺代替传统的3C2B工艺 工艺 p VOCs污染末端治理技术 污染末端治理技术 （二）常用VOCs治理技术 回收利用技术 销毁技术 VOCs末端治理技术 热力焚烧法 催化燃烧法 生物降解法 光催化降解法 等离子体技术 冷凝法 吸收法 吸附法 膜分离法 传统技术 新型技术 沸石转轮+热力焚烧燃 烧 组合技术 沸石浓缩转轮+蓄热式燃烧 洗涤+高级氧化
9、滤筒除尘器+蓄热式燃烧技术 . . . . . . （二）常用VOCs治理技术 冷凝技术 冷凝技术 p 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。 p 适用范围 多用于高浓度、单一组分有回收价值的VOCs 的处理。 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 处理成本较高，故通常VOCs浓度 5000 ppm ，方才适用冷凝处理， 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 吸收技术 吸收技术 p 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
10、化学反应破坏。 填充式洗涤塔 p 适用范围 适用于高水溶性VOCs，不适用于低浓度气体。 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、 对酸性气体高效去除 优点 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 吸附技术 吸附技术 p 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份去除 废 气 干净气体 低压蒸汽 风机 冷凝器 废水 VOC回收 吸附塔 活性碳床 活性碳床 p 典行工艺 p 适用范围 适用于：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，
11、且吸附材料需定期更换 蜂窝转轮式吸附 蜂窝转轮式吸附 吸附技术 吸附技术 膜分离技术 膜分离技术 p 原理 用人工合成的膜分离VOCs物质。 硅橡胶膜 多孔玻璃 态高分子 材料 分子筛膜 p 优点 优点 回收组分 回收组分 高效 高效 可集成其余技术 可集成其余技术 成本较高成本较高 膜污染 膜污染 膜的稳定性差 膜的稳定性差 通量小 通量小 p 缺点缺点 p 适用范围 适用于高浓度VOCs，回收效率高于97% 生物降解技术 生物降解技术 p 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 0.0m1.0m5.0m0.85 m進 氣排 氣活性污泥
12、曝氣槽吸收塔循環幫浦進氣排氣鼓風機調濕塔低壓送風機(200 mmAq)廢氣生物濾床排氣處理系統排氣生物濾床(濾料厚800，NOX二次污染物 p 热回收效率 蓄热催化燃烧一体化设备热 回收效率90% 催化燃烧炉为30% 直接燃烧炉为50% -能效比高； -节省空间； -节约材料用量； -简化系统控制； -减少NOX生成 优 点 蓄热催化燃烧技术 蓄热催化燃烧技术 p 适用浓度： 中高浓度 蓄热体工作原理 u Reduced ac0va0on energyresults in lower temperaturerequired.（降低了活化温度） u 蓄热体要求 低热膨胀系数 表面积大 热稳定性好 耐腐蚀 蜂窝陶瓷蓄热体+催化剂 等离子体技术 等离子体技术 p 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 等离子体- 催化装置有机废气 排气 活性物种和臭氧活性物种和臭氧，触触 发催化剂发催化剂，降低活化能降低活化能。 催化剂选择性地与等离催化剂选择性地与等离 子体子体 产生的产物再产生的产物再 反应 反应 Catalyst Pollutant CO2 H2O Energy Active species p 适用范围
