VOCs污染防治技術大全及費用評估

    VOCs（volatile organic compounds）即揮發性有機物 ，是一類化學質的統稱，在常溫壓下通具有高蒸汽。我國現標準中VOCs是指20℃條件下蒸汽壓大于等于0.01kPa，或在特定適用條件下具有揮發性的全部機化，或在特定適用條件下具有揮發性的全部機化合物的統稱。

    VOCs 組成復雜，主要包括烷烴、烯烴、芳香烴、鹵代烴、含氧烴、氮烴、硫烴、低沸點多環芳烴等。其中常見的VOCs種類有甲苯（Toluene Toluene ）、二甲苯 (Xylene) 、對-二氯苯 (Para -dichlorobenzene) 、乙苯 (Ethyl benzene)、苯乙烯(Styrene) 、甲醛 (Formaldehyde) 、乙醛 (Acetaldehyde) 等。

一、來源

    VOCs的排放來源分為自然源和人為源。尺度上，VOCs 排放以自然源為主；但對于重點區域和城市來說，人為源排放量遠高于自然源，是自然源的6-18倍。

    在城市里，VOCs的自然源主要是綠色植被，基本屬于不可控源；而其人為源主要包括不*燃燒行為、溶劑使用、工業過程、油品揮發和生物作用等。目前我國VOCs排放主要來自固定源燃燒、道路交通溶劑產品使用和工業過程。在眾多人為源中，工業源是主要的VOCs污染來源，具有排放集中、排放強度大、濃度高、組分復雜的特點。

二、防治技術

    根據大氣中VOCs產生的原理和VOCs的理化性質，其控制技術可以分為兩大類，過程控制和末端控制。過程控制是針對VOCs的生產過程，從VOCs的原理上減少VOCs的產生，一般通過工藝提升、技術改造和泄漏控制來實現。末端控制則是針對VOCs的化學特性，著力于VOCs廢氣的治理，利用燃燒、分解等方法來控制VOCs的排放。

VOCs控制技術路徑分類

1、常見防治技術

    VOCs污染治理技術一般包括：回收技術和銷毀技術。回收技術主要包括：吸附技術、吸收技術、冷凝技術、膜分離技術等；銷毀技術主要包括：催化燃燒、生物降解、等離子體、光催化技術等。以下就針對部分污染治理技術進行梳理。

回收技術

    1）吸附技術

    原理：利用吸附劑與污染物質(VOCs)進行物理結合或化學反應并將污染成分去除。

    適用范圍：中低濃度的VOCs的凈化。

    優點：去除效率高，易于自動化控制。  

    缺點：不適用于高濃度、高溫的有機廢氣，且吸附材料需定期更換。

    2）吸收技術

    原理：由廢氣和洗滌液接觸將VOCs從廢氣中移走，之后再用化學藥劑將VOCs中和、氧化或其它化學反應破壞。

    適用范圍：高水溶性VOCs，不適用于低濃度氣體。  

    優點：技術成熟、可去除氣態和顆粒物、投資成本低、占地空間小、傳質效率高、對酸性氣體去除。

    缺點：有后續廢水處理問題、顆粒物濃度高、會導致塔堵塞、維護費用高、可能冒白煙。

    3）冷凝技術

    原理：冷凝將廢氣降溫至VOCs成份之露點以下，使之凝結為液態后加以回收之方法。

    適用范圍：多用于高濃度、單一組分有回收價值的VOCs的處理。處理成本較高，故通常VOCs濃度≥5000ppm，適用冷凝處理，其效率介于50～85%之間；濃度≥1%以上時，則回收效率可達90%以上。冷凝法也經常搭配其它控制技術，例如:焚化、吸附、洗滌等作為前處理步驟。

    優點：能使廢氣得到很高程度的凈化。

    缺點：冷卻溫度、壓力要求高；治理費用相對較高。

    4）膜分離技術

    原理：用人工合成的膜分離VOCs物質。

    適用范圍：高濃度VOCs，回收效率高于97%。

    優點：可回收組分；；可集成其余技術。

    缺點：成本較高；會造成膜污染；膜的穩定性差；通量小。

銷毀技術

    1）催化燃燒技術

    原理：發生一系列的分解、聚合及自由基反應，通過氧化和熱裂解、熱分解，zui終產物是水、二氧化碳等無毒無害物質。

    適用范圍：可應用于高濃度和低濃度的有機廢氣的處理。

    優點：應用廣泛、設備簡單、投資少、操作方便、凈化*。

    缺點：設備成分和運行成本相對較高。

    2）生物降解技術

    原理：利用微生物對廢氣中的污染物進行消化代謝，將污染物轉化為無害的水、二氧化碳及其它無機鹽類。

    適用范圍：以微生物可分解物質為主，污染物為微生物的食物來源，可以生物處理的污染物包括：碳氫氧組成的各類有機物、簡單有機硫化物、有機氮化物、硫化氫及氨氣等無機類等。  

    優點：能耗低、費用低；氧化*；能耗低。

    缺點：能量利用率；光催化劑失活；可見光。

    3）等離子體技術

    原理：等離子體場富集大量活性物種，如離子、電子、激發態的原子、分子及自由基等；活性物種將污染物分子離解小分子物質。

    適用范圍：低濃度VOCs，室內空氣凈化。

    優點：實現VOCs低溫去除；適用于低濃度、大風量的VOCs；處理效率高，能耗低；凈化并清新空氣。

    缺點：一次性投資較高；存在安全隱患。

    4）光催化技術

    原理：光催化劑納米粒子在一定波長的光線照射下受激生產電子空穴對，空穴分解催化劑表面吸附的水產生氫氧自由基，電子使其周圍的氧還原成活性離子氧，從而具備*的氧化還原能力，將光催化劑表面的各種污染物摧毀。

    適用范圍：適用于消除半封閉或封閉空間微量有害氣體的除臭或殺菌。

    優點：條件溫和，常溫常壓；設備簡單、維護方便；減少甚至無二次污染。

    缺點：占地面積大；氣候影響大；工況變化影響大。

2、組合技術

    1）沸石轉輪+熱力焚燒技術

    2）沸石轉輪+蓄熱式燃燒

    3）冷凝+吸附技術

    4）吸附+蓄熱催化燃燒技術

    5）濾筒除塵+蓄熱催化燃燒

    6）吸附+氧化

3、技術選擇

    各種VOCs治理技術適用范圍比較

4、相對費用評估

（來源：公眾號@工業過程氣體監測技術）