1.活性炭吸附法
活性炭吸附是目前最廣泛使用的回收技術(shù),其原是利用吸附劑(粒狀活性炭和活性炭纖維)的多孔結(jié)構(gòu),將廢氣中的VOCs捕獲。將含VOCs的有機(jī)廢氣通過活性炭床,其中的VOCs被吸附劑吸附,廢氣得到凈化而排人大氣。當(dāng)炭吸附達(dá)到飽和后,對飽和的炭床進(jìn)行脫附再生;通入水蒸氣加熱炭層,VOCs被吹脫放出,并與水蒸汽形成蒸汽混合物,一起離開炭吸附床。用冷凝器冷卻蒸汽混合物,使蒸汽冷凝為液體。若VOCs為水溶性的,則用精餾將液體混合物提純;若為水不溶性,則用沉析器直接回收VOCs。炭吸附技術(shù)主要用于VOCs濃度小于5000ppm的情況。適于噴漆、印刷和粘合劑等溫度不高,濕度不大,排氣量較大的場合。
活性炭吸附系統(tǒng)常用來處理氣量200~100000m/h,濃度范圍在2O一5000ppm的氣體。設(shè)備的尺寸取決于氣量和濃度。活性炭吸附系統(tǒng)的投資費(fèi)用不高,操作靈活,運(yùn)行成本與其他方法相比通常也較低。再生可采用熱空氣、水蒸氣或熱氮?dú)膺M(jìn)行。再生產(chǎn)生的濃污染氣體需進(jìn)一步采用冷凝、熱力燃燒、催化燃燒等方法處理。由于此時(shí)處理的是小氣量的濃縮氣流,故二級處理的費(fèi)用大大減低?;钚蕴吭谑褂煤驮偕倪^程中會(huì)不斷地?fù)p失其吸附容量,因此在使用一定時(shí)間后需全部更換。
纖維活性炭由于其微孔直接面向氣流,表現(xiàn)出良好的吸附、脫附性能,因而可采用較短的吸附、脫附周期。另外,由于炭纖維較普通活性炭的金屬含量低(約少50%~90%),對鹵代氫的催化作用小,不會(huì)造成會(huì)引起腐蝕作用的水解作用,也不會(huì)出現(xiàn)炭床悶燒現(xiàn)象。
2.吸收法
吸收法系利用液體(吸收液)之溶解作用,以去除排氣中可溶解之成分。在污染控制上系利用吸收操作選擇性,去除某些具污染性的氣體成分,以達(dá)到減少污染排放的目的。伴隨溶質(zhì)之廢氣從吸收塔塔底進(jìn)入,而吸收劑從塔頂進(jìn)入進(jìn)行吸收接觸。自塔頂流出的氣體為經(jīng)處理過的干凈氣體,可徑行排放或?qū)似渌鼏卧幚?,而從塔底流出的液體則送入再生單元再生使用。
吸收塔依據(jù)所產(chǎn)生的氣液交界面的型態(tài)可區(qū)分為三類,即薄膜式吸收塔(FilmAbsorber)、噴射式吸收塔(JetAbsorber)、泡沫和液滴式吸收塔(BubbleandDrop-Absorber)。至于工業(yè)上常用之吸收設(shè)備有噴霧塔、文式洗滌塔、填充塔、板狀塔等數(shù)種。一般處理含有機(jī)物之廢氣使用填充塔或板狀塔。其中填充塔通常被用于處理含腐蝕性物質(zhì)或有起泡/阻塞傾向之液體,或使用板狀塔時(shí)會(huì)產(chǎn)生過壓降者。板狀塔常用于需要內(nèi)部冷卻(IntemalCooling)或因吸收劑流量較低以致無法完全潤濕填充物之情況下,因此通常會(huì)用在大規(guī)模吸收操作。廢氣進(jìn)入吸收塔后,吸收劑由上往下與廢氣接觸,將廢氣中可溶于吸收劑之成份吸收出來,而處理過后的干凈氣體則由塔頂流出。由塔底流出之吸收劑可由汽提回收VOCs成份后,重復(fù)進(jìn)入填充塔使用或進(jìn)入處理廠中處理。
3.冷凝法
冷凝是一種將排放氣體的溫度降低至沸點(diǎn)之下,以凝結(jié)氣態(tài)物質(zhì)的物理程序,普遍應(yīng)用于原料或產(chǎn)品之分離及純化,也可作為初步控制揮發(fā)性有機(jī)物之用。冷凝分離效率在50~85%之間,冷凝最適于大型冷凍儲(chǔ)槽排放回收之用,因?yàn)槔淠桓淖兾镔|(zhì)的相態(tài),而不會(huì)影響其成份,而且程序簡單,如果排放氣流中有機(jī)物質(zhì)純度高,則不須精細(xì)控制。排放氣體的流量上限約為55Nm/min,流量過高或氣流中含有大量無法冷凝的氣體時(shí),冷凝器的熱交換面積需求過大,不符合經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
針對有機(jī)物最常用的冷凝器為管殼式熱交換器(Shen—TubeHeatExchanger),冷凝液體(冷媒)由管中通過,氣體由殼部分通過,在管外遇冷凝結(jié)。非接觸性管殼式冷凝器是有機(jī)蒸氣冷凝最常用的設(shè)備,冷凝氣體的選擇視凝結(jié)溫度而異,冷卻水是最低廉的冷卻液,但其用途受溫度限制。有機(jī)物之排放處理用冷凝器很少使用冷卻水,因?yàn)榕欧艢怏w的壓力約為常壓(1大氣壓),一般揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)的凝結(jié)點(diǎn)多低于冷卻水溫度(攝氏25度一4JD度之間),必須使用冰水、冰鹽水、或氟氯碳化物一類的冷凍劑。
4.熱焚化法
熱焚化原理是將廢氣直接在高溫的火焰下燃燒,其所含的揮發(fā)性有機(jī)物經(jīng)由激烈氧化,轉(zhuǎn)化成二氧化碳和水。熱焚化爐通常具有耐火材襯里并在爐端設(shè)有燃燒器,進(jìn)流廢氣和燃燒空氣在預(yù)混室內(nèi)充分混合,然后進(jìn)入燃燒室焚化。爐體的設(shè)定溫度和滯留時(shí)間是決定去除效率的主要因素,其隨廢氣組成和含量多寡而異,通常設(shè)計(jì)爐溫約在700~800℃,滯留時(shí)間約0.5秒。至于欲處理氣體中的氧氣含量在10%以下或一氧化碳濃度太高時(shí),則需要在800℃以上的處理溫度。
熱焚化法最大優(yōu)點(diǎn)是去除揮發(fā)性有機(jī)物的效果良好(正常操作可達(dá)98%)且操作容易。其缺點(diǎn)是因高溫操作,燃料消耗量大,燃料費(fèi)用可觀;且因高溫燃燒時(shí),易生成氮氧化物(NOx)的第二次公害;若處理氣體中含有硫、鹵素等成份,其燃燒氧化時(shí)硫氧化物(SOx)和鹵化物等有害氣體會(huì)同時(shí)排出,所以排氣處理裝置及爐體設(shè)計(jì)時(shí)須予注意,通常得配合洗滌塔等設(shè)備以避免造成二次污染排放。在安全的考慮下,排放流體VOCs濃度一般限制于LEL(低爆炸限值)的25%,因此,當(dāng)VOCs的濃度高時(shí),必須加以稀釋。
5.生物處理法
針對有機(jī)臭味及揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)所衍生的空氣污染,以生物技術(shù)處理,具有高效率且低成本的優(yōu)點(diǎn),極具市場競爭力。適用于含VOCs
(1)生物濾床法
生物濾床法系污染物質(zhì)由氣相傳輸至濕潤之生物膜中,被固定在填料表面的微生物進(jìn)行氧化分解作用,使污染物轉(zhuǎn)化為水、二氧化碳及無害的鹽類,故無二次污染問題,濾床的主要填充物質(zhì)包含生物膜所依附的固體外,尚包括營養(yǎng)鹽、分散度改良劑及酸堿度緩沖劑等。生物濾床法具有設(shè)備及操作費(fèi)用低廉的優(yōu)點(diǎn),但是濾料易產(chǎn)生干化及酸化,必需置換且持久性不佳,是其缺點(diǎn)。
(2)生物滴濾塔法
生物滴濾塔法其生物作用原理與生物濾床法類似,但其塔中填充物多為木材、陶瓷及塑料等物質(zhì),此外還包含循環(huán)水系統(tǒng)以控制pH值變化及去除生成的鹽類。污染物質(zhì)被循環(huán)液體吸收捕集傳輸進(jìn)入生物膜后,被固定于生物膜上的微生物分解。由于生物滴濾塔法的操作條件較為復(fù)雜且需自動(dòng)監(jiān)控系統(tǒng)控制,故設(shè)備費(fèi)用較高。但其塑料等材質(zhì)所構(gòu)成的濾床將使其壓損低于濾床法,且無濾料酸化或干化的置換問題,為其優(yōu)點(diǎn)。但當(dāng)有機(jī)負(fù)荷過高時(shí),易形成生物厭氣狀態(tài)與剝落等問題,是其缺點(diǎn)。因此,石化工廠在選擇處理中低濃度的有機(jī)廢氣時(shí),可進(jìn)一步評估生物處理技術(shù)之可行性。
根據(jù)項(xiàng)目實(shí)際情況,由于噴烤漆處理工程中排放的有機(jī)廢氣具有較大的回收價(jià)值,所以不采用破壞性方法?;钚蕴课椒ㄒ哑毡橛糜谠S多VOCs的回收,在制鞋、噴漆、印刷、電子等行業(yè)中有機(jī)廢氣的回收非常有效。
從表6可見,VOCs的處理方案取決于許多因素,包括VOCs的性質(zhì)和濃度,進(jìn)人物流的流量,回收效率等污染物的回收價(jià)值等。對于成分較復(fù)雜,風(fēng)量較大的噴烤漆廢氣,活性炭吸附是目前較好的方法。
選擇活性炭吸附法處理噴烤漆有機(jī)廢氣有如下特點(diǎn):
1.活性炭吸附法適用范圍廣,對大多數(shù)有機(jī)物均
有較高的吸附率,對廢氣成分較多的噴烤漆廢氣處理
效率較高。
2.投資費(fèi)用和運(yùn)行費(fèi)用不高,維護(hù)簡單。
3.操作簡單、安全、運(yùn)行穩(wěn)定可靠。