在化工、塑料和涂漆生产等诸多工业领域中,工业品的生产和加工过程产生了大量含有挥发性的有机化合物的废气,这些废气未经处理排入大气,在一定条件下会形成光化学污染,影响大气质量,影响动植物生长和人类健康。对废气的治理,有多种处理技术可供使用,对浓度低、排气量大的废气,传统的工艺存在投资运行费用高、处理效率低和处理后存在二次污染等问题,近年来,逐渐发展的废气生物技术为一种新型空气污染控制技术,得到日益广泛应用,本文主要将吸附法、热破坏法、冷凝法、生物法治理挥发性有机废气的原理进行介绍,以期对我国相应的技术发展起到借鉴作用。
1、热破坏法
有机化合物的热破坏可分为直接火焰燃烧和催化燃烧,其过程是复杂的,并且可能包括一系列分解、聚合及自由基反应。而 重要的有机化合物破坏法机理是氧化、热裂解和热分解。热破坏法正是基于此机理进行的。
直接火焰燃烧法是一种有机物在气流中直接燃烧和辅助燃烧的方法。多数情况下,有机物浓度较低,不足以在没有辅助燃料时燃烧。
催化燃烧是有机物在气流中被加热,在催化床层作用下,加快有机化学反应(或破坏效率)的方法。催化剂的存在使有机物在热破坏时比直按燃烧法需要更少的保留时间和更低的温度。但是,催化剂通常只针对特定类型的化合物,这使得催化燃烧的应用在一定程度上受到限制,由于有机废气中常出现杂质,很容易引起催化剂中毒,因此在一定程度上限制了催化燃烧法的广泛应用。
2、冷凝法
冷凝法是利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸气压这一性质,采用降低系统温度或提高系统压力,使处于蒸气状态的污染物冷凝并从废气中分离出来的过程。
冷凝法的优点是所需设备和操作条件比较简单,回收物质的纯度比较高,但要获得高的回收率,往往需要较低的温度或较高的压力,需要较高的运行费用,故冷凝常与压缩、吸附、吸收等过程联合应用,以吸收或吸附手段浓缩污染物,以冷凝法回收该有机物,达到既经济、回收率又较高的目的。冷凝法常作为燃烧、吸附等净化方法的前处理,以减轻使用这些方法时的负荷。
冷凝法适用于回收蒸气状态的有害物质,特别是用来回收浓度在1000mg/m3 以上的有机溶剂蒸汽。冷凝法在理论上可以达到很高的净化程度,但实际在经济上不可行。
3、吸附法
在处理有机废气的方法中,吸附法应用极为广泛。与其它方法相比,具有去除效率高、氧化彻底、能耗低、工艺成熟、易于推广、实用等优点,有着良好的经济和环境效益;缺点为处理设备庞大,流程复杂,尤其是当废气中有胶粒物质或其它杂质时,吸附剂容易失效。
4、生物法
(1)生物处理有机废气的原理有机废气生物净化是利用微生物以废气中的有机组分作为其生命活动的能源或其它养分,经代谢降解,转化为简单的无机物(CO2 ,水等)及细胞组成物质。废气中的有机物质首先要经历由气相转移到液相(或固体表面液膜)中的传质过程,然后在液相(或固体表面生物层)被微生物吸附降解。由于气液相间有机物浓度梯度、有机物水溶性以及微生物的吸附作用,有机物从废气中转移到液相(或固体表面液膜)中,进而被微生物捕获、吸收。在此条件下,微生物对有机物进行氧化分解和同化合成,产生的代谢产物一部分溶入液相,一部分作为细胞物质或细胞代谢能源,还有一部分(如CO2 )则逸出到空气中。废气中的有机物通过上述过程不断减少,从而得到净化。
(2)有机废气处理的适用范围
在应用生物反应器去除废气浓度较底的有机废气时,废气中TOC (总有机碳) < 1000mg/m3 ,气体流量≤5000m3 /h,气流均匀且连续,废气温度一般≤40℃,对生物滤床工艺同时要求进气湿度>95% ,废气组分易溶于水,易降解1
(3)生物法的特点是设备少、操作简单、不需外加营养物,投资运行费用低,去除效率高;但反应条件控制较难,占地面积大,基质浓度高时,因生物量增长快而易堵塞滤料,影响传质效果。
5、结束语
通过对上述方法的比较,我们认为,生物法处理低浓度挥发性有机气体具有投资少,操作简单,运行费用低,经济可行。结合挥发性有机气体的实际特点,该方法不但工艺简单,而且运行费用较其它方法低,其处理效果是其它几种方法无法达到的。