干貨 | VOCs治理設(shè)施工藝介紹和成本分析

回

收

技

術(shù)

吸附

技術(shù)

吸附法是目前最廣泛使用的VOCs回收法。它屬于干法工藝，是通過具有較大比表面積的吸附劑對(duì)廢氣中所含的VOCs進(jìn)行吸附，將凈化后的氣體排入大氣。常見的的吸附劑有粒狀活性炭、活性炭纖維、沸石、分子篩、多孔粘土礦石、活性氧化鋁、硅膠和高聚物吸附樹脂等?；钚蕴课椒ㄗ钸m于處理VOCs濃度為300-5000ppm的有機(jī)廢氣， 

主要用于吸附回收脂肪和芳香族碳?xì)浠衔?、大部分含氯溶劑、常用醇類、部分酮類和酯類?活性炭纖維吸附低濃度以至痕量的吸附質(zhì)時(shí)更有效，可用于回收苯乙烯和丙烯腈等，但費(fèi)用較活性炭吸附法高。該法已廣泛用于噴漆行業(yè)的苯、乙醇和醋酸乙酯，制鞋行業(yè)的三苯(苯、甲苯、二甲苯)和丙酮，印刷行業(yè)的異丙醇、醋酸乙酯和甲苯，電子行業(yè)的二氯甲烷和三氯乙烷的吸附回收。

吸收

技術(shù)

吸收法是利用液體吸收液從氣流中吸收氣態(tài)VOCs的一種方法，其常用方式有填料塔和噴淋塔兩種吸收法，吸收效果主要取決于吸收劑的吸收性能和吸收設(shè)備的結(jié)構(gòu)特征。該法對(duì)吸收劑和吸收設(shè)備的有較高的要求，而且需要定期更換吸收劑，過程較復(fù)雜，費(fèi)用較高。

常用于處理高濕度>(50%)VOCs氣流。該法的處理濃度范圍為500-5000ppm，效率高達(dá)95%~98%，但投資較大，設(shè)計(jì)困難，應(yīng)用較少。

冷凝

技術(shù)

冷凝法是利用物質(zhì)在不同溫度下具有不同飽和蒸汽壓這一性質(zhì)，采用降低溫度、提高系統(tǒng)的壓力或者既降低溫度又提高壓力的方法，使處于蒸氣狀態(tài)的VOCs冷凝并從廢氣中分離出來的過程。在給定的溫度下，VOCs的初始濃度越大，VOCs的去除率越高。

冷凝法特別適用于處理VOCs濃度在10000ppm以上的較高濃度的有機(jī)蒸氣，VOCs的去除率與其初始濃度和冷卻溫度有關(guān)。

冷凝法在理論上可達(dá)到很高的凈化程度，但是當(dāng)濃度低于幾個(gè)ppm時(shí)，須采取進(jìn)一步的冷凍措施，使運(yùn)行成本大大提高，所以冷凝法不適宜處理低濃度的有機(jī)氣體，而常作為其他方法（如吸附法、焚燒法和使用溶劑吸收）凈化高濃度廢氣的前處理，以降低有機(jī)負(fù)荷，回收有機(jī)物。

膜技

術(shù)

冷凝法是利用物質(zhì)在不同溫度下具有不同飽和蒸汽壓這一性質(zhì)，采用降低溫度、提高系統(tǒng)的壓力或者既降低溫度又提高壓力的方法，使處于蒸氣狀態(tài)的VOCs冷凝并從廢氣中分離出來的過程。

冷凝法特別適用于處理VOCs濃度在10000ppm以上的較高濃度的有機(jī)蒸氣，VOCs的去除率與其初始濃度和冷卻溫度有關(guān)。

在給定的溫度下，VOCs的初始濃度越大，VOCs的去除率越高。冷凝法在理論上可達(dá)到很高的凈化程度，但是當(dāng)濃度低于幾個(gè)ppm時(shí)，須采取進(jìn)一步的冷凍措施，使運(yùn)行成本大大提高，所以冷凝法不適宜處理低濃度的有機(jī)氣體，而常作為其他方法（如吸附法、焚燒法和使用溶劑吸收）凈化高濃度廢氣的前處理，以降低有機(jī)負(fù)荷，回收有機(jī)物。

銷

毀

技

術(shù)

燃燒

技術(shù)

熱破壞是目前應(yīng)用比較廣泛也是研究較多的有機(jī)廢氣治理方法，特別是對(duì)低濃度有機(jī)廢氣。有機(jī)化合物的熱破壞可分為直接火焰燃燒和催化燃燒。燃燒時(shí)所發(fā)生的化學(xué)作用主要是燃燒氧化作用及高溫下的熱分解。

直接燃燒法：把廢氣中可燃的有害組分當(dāng)作燃料直接燃燒。因此，該方法只適用于凈化可燃有害組分濃度較高的廢氣，或者是用于凈化有害組分燃燒時(shí)熱值較高的廢氣。

催化燃燒法：在催化劑作用下，使廢氣中的有害可燃組分完全氧化為CO2和H2O等。由于絕大部分有機(jī)物均具有可燃燒性，因此催化燃燒法己成為凈化含碳?xì)浠衔飶U氣的有效手段之一。又由于很大一部分有機(jī)化合物具有不同程度的惡臭，因此催化燃燒法也是消除惡臭氣體的有效手段之一。

因此，這種方法只能適用于凈化那些可燃的或在高溫情況下可以分解的有害物質(zhì)。對(duì)化工、噴漆、絕緣材料等行業(yè)的生產(chǎn)裝置中所排出的有機(jī)廢氣，廣泛采用了燃燒凈化的手段。由于VOCs燃燒氧化的最終產(chǎn)物是CO2，H2O等，因而使用這種方法不能回收到有用的物質(zhì)，但由于燃燒時(shí)放出大量的熱，使排氣的溫度很高，所以可以回收熱量。

優(yōu)點(diǎn)：一般情況下去除率均在95%以上。

光催

化降

解

利用催化劑(如TiO2)的光催化性，氧化吸附在催化劑表面的VOCs，最終產(chǎn)生CO2和H2O。其利用用光照射半導(dǎo)體光催化劑，使半導(dǎo)體的電子充滿的價(jià)帶躍遷到空的導(dǎo)帶，而在價(jià)帶留下帶正電的空穴(h+)。光致空穴具有很強(qiáng)的氧化性，可奪取半導(dǎo)體顆粒表面吸附的有機(jī)物或溶劑中的電子，使原本不吸收光而無法被光子直接氧化的物質(zhì)，通過光催化劑被活化氧化。光致電子還具有很強(qiáng)的還原性，使得半導(dǎo)體表面的電子受體被還原。

由于該技術(shù)還沒有很完備的理論，在光催化TiO2的產(chǎn)物上一直存在爭論，不能確定中間產(chǎn)物是否會(huì)造成二次污染。而且，光催化氧化法存在著催化劑的失活、催化劑難以固定，且催化劑固定后催化效率降低的缺點(diǎn)，因此該技術(shù)目前尚未商業(yè)化。

生物

降解

技術(shù)

生物降解技術(shù)最早應(yīng)用于脫臭，近年來逐漸發(fā)展成為VOCs的新型污染控制技術(shù)。該技術(shù)中，含有VOCs的廢氣由濕度控制器進(jìn)行加濕后通過生物濾床的布?xì)獍?，沿濾料均勻向上移動(dòng)，在停留時(shí)間內(nèi)，氣相物質(zhì)通過平流效應(yīng)、擴(kuò)散效應(yīng)、吸附等綜合作用，進(jìn)入包圍在濾料表面的活性生物層，與生物層內(nèi)的微生物發(fā)生好氧反應(yīng)，進(jìn)行生物降解，最終生成CO2和H2O。

生物降解法設(shè)備簡單，運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用低，無二次污染等優(yōu)點(diǎn)，尤其在處理低濃度、生物可降解性好的氣態(tài)污染物時(shí)更顯其經(jīng)濟(jì)性。體積大和停留時(shí)間長是生物法的主要問題，同時(shí)該法對(duì)成分復(fù)雜的廢氣或難以降解的VOCs去除效果較差。

等離

子體

技術(shù)

等離子體被稱為物質(zhì)的第四種形態(tài)，由電子、離子、自由基和中性粒子組成，是導(dǎo)電性流體，總體上保持電中性。發(fā)展前景比較廣闊的等離子體技術(shù)是電暈放電技術(shù)，用其處理VOCs具有效率高、能量利用率高、設(shè)備維護(hù)簡單、費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)。電暈放電是指在非均勻電場中，用較高的電場強(qiáng)度使氣體產(chǎn)生“電子雪崩”，出現(xiàn)大量的自由電子，這些電子在電場力的作用下做加速運(yùn)動(dòng)并獲得能量。當(dāng)這些電子具有的能量與C-H、C=C或C-C鍵的鍵能相同或相近時(shí)，就可以打破這些鍵，從而破壞有機(jī)物的結(jié)構(gòu)。電暈放電可以產(chǎn)生以臭氧為代表的具有強(qiáng)氧化能力的物質(zhì)，可以氧化有機(jī)物。所以電暈法處理VOCs理論上是上述兩種機(jī)理共同作用的結(jié)果。

電暈放電技術(shù)對(duì)VOCs的處理效率很高，應(yīng)用范圍廣，基本上各類VOCs都能有效處理，對(duì)低濃度VOCs處理效果顯著。運(yùn)行工藝簡單，維護(hù)方便、能耗低，比傳統(tǒng)方法更經(jīng)濟(jì)有效。存在的問題是，該技術(shù)還處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，處理量較?。辉摷夹g(shù)對(duì)電源的要求很高，在分解VOCs分子的同時(shí)，還有一些有害副產(chǎn)物產(chǎn)生，如NOx、CO、O₃等。

效率

費(fèi)用

效率

費(fèi)用

回收技術(shù)

吸附

中

中

高

高

有機(jī)物

低濃度，范圍廣

吸附劑需再生處理

吸收

高

高

中

高

有機(jī)物

高濃度，特定范圍

吸收劑難以選擇

冷凝

中

低

中

高

有機(jī)物

高濃度，單組份

高濃度特定組分

膜

高

低

中

中

有機(jī)物

高濃度，范圍廣

作為冷凝前處理工序

銷毀技術(shù)

燃燒

高

高

高

高

CO₂,H₂O

高濃度，范圍廣

易產(chǎn)生有毒中間產(chǎn)物

光催化

高

中

中

中

CO₂,H₂O

高濃度，范圍廣

催化劑難固定，失活

生物

低

低

高

低

CO₂,H₂O

低濃度，范圍廣

對(duì)溫度濕度變化靈敏

等離子體

中

中

高

低

CO₂,H₂O

低濃度，范圍廣

電源要求高，有毒產(chǎn)物

活性炭吸附

利用活性炭吸附性能對(duì)有機(jī)物進(jìn)行吸附

＜5000m3 VOC總量小的廢氣處理

＞90%

≤20mg/m3

活性炭一般設(shè)計(jì)使用壽命為15-60天

10000m3/h

VOC

200mg/m3

6萬左右

按照活性炭6000元/噸，60天更換計(jì)算，每天工作8h，

每天運(yùn)行成本480元/天

更換更換活性炭操作繁瑣；安全性能高

需活性炭4.8t，定期更換活性炭計(jì)為成本費(fèi)用，活性碳直接吸附工藝目前已被淘汰。

低溫等離子

利用電子束，瞬時(shí)產(chǎn)生的能量對(duì)有機(jī)分子進(jìn)行分解

適用于大風(fēng)量VOC小于300mg/m3廢氣處理

＞50%

≤100mg/m3

3-5年

110000m3/h

VOC

200mg/m3

8萬左右

按照每天工作8小時(shí)計(jì)算，1.6元/h。每天運(yùn)行費(fèi)用12.8元/天

定期清理簡單；安全性能高

裝機(jī)功率2-6kw，實(shí)際使用效能80%計(jì)1.6kw可按照風(fēng)量疊加成本

UV光催化氧化

利用紫外光特定波段產(chǎn)生能量對(duì)有機(jī)分子進(jìn)行分解

適用于大風(fēng)量VOC小于300mg/m3廢氣處理

＞50%

≤100mg/m3

1-3年

燈管使用壽命8000-12000小時(shí)

10000m3/h

VOC

200mg/m3

9萬左右

照每天工作8小時(shí)計(jì)算，6元/h。每天運(yùn)行費(fèi)用48元/天

更換更換紫外燈操作繁瑣；安全性能高

裝機(jī)功率6-15kw，可按照風(fēng)量疊加成本

RCO活性炭吸附脫附催化燃燒

利用活性炭吸附后，解析活性炭中的有機(jī)物，并引到催化燃燒室在280-370攝氏度與催化劑的作用對(duì)有機(jī)分子進(jìn)行降解

適用于小風(fēng)量VOC小于300-500mg/m3廢氣處理

＞95%

≤10mg/m3

活性炭2-3年，催化劑14400小時(shí)

10000m3/h

VOC

200mg/m3

50萬左右

4-8元/h

實(shí)際運(yùn)行中加熱過程要考慮預(yù)熱回用，因此實(shí)際運(yùn)行費(fèi)用要低一些。

每天運(yùn)行費(fèi)用64元/天

更換活性炭和催化劑操作繁瑣，設(shè)備多維護(hù)費(fèi)用高；安全存在風(fēng)險(xiǎn)

活性炭工藝吸附后，脫附時(shí)產(chǎn)生費(fèi)用，活性炭填充量3.6t，一般脫附時(shí)間為1個(gè)小時(shí)，燃燒室裝機(jī)功率在17.2KW左右，預(yù)熱到280-370攝氏度左右后，填充量0.3 15萬/m3 14400小時(shí)更換，按照每天正常脫附1-4次，按照脫附時(shí)間2次計(jì)算，活性炭更換費(fèi)用不考慮計(jì)算。

成本不需疊加。

RTO燃燒

利用天然氣再800攝氏度高溫對(duì)有機(jī)物進(jìn)行燃燒降解

適用于小風(fēng)量VOC300-2000mg/m3廢氣處理

＞98%

≤4mg/m3

3-10年

10000m3/h

VOC

200mg/m3

200萬左右

100元/h

根據(jù)廢氣濃度低需要天然氣一直補(bǔ)充，一般按照空塔燃燒100元/h計(jì)算

每天工作8h，每天運(yùn)行費(fèi)用為800元/天

設(shè)備多維護(hù)費(fèi)用高，安全存在風(fēng)險(xiǎn)

根據(jù)廢氣濃度計(jì)算，一般采用天然氣空燃，每小時(shí)運(yùn)行成本在100元，廢氣濃度居中一般天然氣運(yùn)行費(fèi)用在30-50元/小時(shí)，濃度高經(jīng)過預(yù)熱到800攝氏度后可自行燃燒時(shí)，無需添加天然氣，運(yùn)行成本很低，只需考慮燃燒后氣體降溫循環(huán)泵2.2kw費(fèi)用，一般起燃升溫時(shí)大概1小時(shí)內(nèi)，運(yùn)行成本最高。

火炬燃燒

利用天然直接燃燒降解

適用于小風(fēng)量VOC300-2000mg/m3廢氣處理

＞96%

≤8mg/m3

5-10年

10000m3/h

VOC

200mg/m3

50萬左右

100元/h每天工作8h，每天運(yùn)行費(fèi)用為800元/天

設(shè)備多維護(hù)費(fèi)用高，安全存在風(fēng)險(xiǎn)

采用天然氣直接燃燒。成本不需疊加。

低溫等離子

10000m3/h

1.6元/h

裝機(jī)功率2kw，實(shí)際使用效能80%計(jì)1.6kw可按照風(fēng)量疊加成本

UV光催化氧化

10000m3/h

6-9元/h

裝機(jī)功率6-9kw，可按照風(fēng)量疊加成本

RCO活性炭吸附脫附催化燃燒

10000m3/h

4.5元/h

實(shí)際運(yùn)行中加熱過程要考慮預(yù)熱回用，因此實(shí)際運(yùn)行費(fèi)用要低一些。

活性炭工藝吸附后，脫附時(shí)產(chǎn)生費(fèi)用，一般脫附時(shí)間為1個(gè)小時(shí)，燃燒室裝機(jī)功率在17.2KW左右（脫附風(fēng)機(jī)7.5kw，加熱功率7.5kw、冷卻風(fēng)機(jī)2.2kw），預(yù)熱到280-370攝氏度左右后，填充量0.3 15萬/m3 14400小時(shí)更換，按照每天正常脫附1-4次，按照脫附時(shí)間2次計(jì)算，活性炭更換費(fèi)用不考慮計(jì)算。

成本不需疊加。

RTO燃燒

10000m3/h

2.2-100元/h

根據(jù)廢氣濃度得出運(yùn)行成本，濃度越低用天然氣量越大，運(yùn)行成本越高，濃度越高，運(yùn)行成本越低，行業(yè)一般水平30-50元/小時(shí)，空塔燃燒100元/h

根據(jù)廢氣濃度計(jì)算，一般采用天然氣空燃，每小時(shí)運(yùn)行成本在100元，廢氣濃度居中一般天然氣運(yùn)行費(fèi)用在30-50元/小時(shí)，濃度高經(jīng)過預(yù)熱到800攝氏度后可自行燃燒時(shí)，無需添加天然氣，運(yùn)行成本很低，只需考慮燃燒后氣體降溫循環(huán)泵2.2kw費(fèi)用，一般起燃升溫時(shí)大概1小時(shí)內(nèi)，運(yùn)行成本最高。

根據(jù)風(fēng)量及濃度確定天然氣使用量來確定運(yùn)行成本。

火炬燃燒

10000m3/h

100元/h

采用天然氣直接燃燒。成本不需疊加。