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,其原是利用吸附劑(粒狀活性炭和活性炭纖維)的多孔結構,將廢氣中的VOCs捕獲。將含VOCs的有機廢氣通過活性炭床,其中的VOCs被吸附劑吸附,廢氣得到凈化而排人大氣。當炭吸附達到飽和后,對飽和的炭床進行脫附再生;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。設備的尺寸取決于氣量和濃度?;钚蕴课较到y(tǒng)的投資費用不高,操作靈活,運行成本與其他方法相比通常也較低。再生可采用熱空氣、水蒸氣或熱氮氣進行。再生產(chǎn)生的濃污染氣體需進一步采用冷凝、熱力燃燒、催化燃燒等方法處理。由于此時處理的是小氣量的濃縮氣流,故二級處理的費用大大減低?;钚蕴吭谑褂煤驮偕倪^程中會不斷地損失其吸附容量,因此在使用一定時間后需全部更換。
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,不會造成會引起腐蝕作用的水解作用,也不會出現(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,以達到減少污染排放的目的。伴隨溶質之廢氣從吸收塔塔底進入,而吸收劑從塔頂進入進行吸收接觸。自塔頂流出的氣體為經(jīng)處理過的干凈氣體,可徑行排放或導人其它單元處理,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或有起泡/阻塞傾向之液體,或使用板狀塔時會產(chǎn)生過壓降者。板狀塔常用于需要內部冷卻(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,因此通常會用在大規(guī)模吸收操作。廢氣進入吸收塔后,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,重復進入填充塔使用或進入處理廠中處理。
3.冷凝法
冷凝是一種將排放氣體的溫度降低至沸點之下,以凝結氣態(tài)物質的物理程序,普遍應用于原料或產(chǎn)品之分離及純化,也可作為初步控制揮發(fā)性有機物之用。冷凝分離效率在50~85%之間,冷凝最適于大型冷凍儲槽排放回收之用,因為冷凝只改變物質的相態(tài),而不會影響其成份,而且程序簡單,如果排放氣流中有機物質純度高,則不須精細控制。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,冷凝器的熱交換面積需求過大,不符合經(jīng)濟價值。
針對有機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。非接觸性管殼式冷凝器是有機蒸氣冷凝最常用的設備,冷凝氣體的選擇視凝結溫度而異,冷卻水是最低廉的冷卻液,但其用途受溫度限制。有機物之排放處理用冷凝器很少使用冷卻水,因為排放氣體的壓力約為常壓(1大氣壓),一般揮發(fā)性有機物質的凝結點多低于冷卻水溫度(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)性有機物經(jīng)由激烈氧化,轉化成二氧化碳和水。熱焚化爐通常具有耐火材襯里并在爐端設有燃燒器,進流廢氣和燃燒空氣在預混室內充分混合,然后進入燃燒室焚化。爐體的設定溫度和滯留時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,通常設計爐溫約在700~800℃,滯留時間約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,則需要在800℃以上的處理溫度。
熱焚化法最大優(yōu)點是去除揮發(fā)性有機物的效果良好(正常操作可達98%)且操作容易。其缺點是因高溫操作,燃料消耗量大,燃料費用可觀;且因高溫燃燒時,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,其燃燒氧化時硫氧化物(SOx)和鹵化物等有害氣體會同時排出,所以排氣處理裝置及爐體設計時須予注意,通常得配合洗滌塔等設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VOCs的濃度高時,必須加以稀釋。
5.生物處理法
針對有機臭味及揮發(fā)性有機物質所衍生的空氣污染,以生物技術處理,具有高效率且低成本的優(yōu)點,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行氧化分解作用,使污染物轉化為水、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。生物濾床法具有設備及操作費用低廉的優(yōu)點,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。
(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,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。污染物質被循環(huán)液體吸收捕集傳輸進入生物膜后,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雜且需自動監(jiān)控系統(tǒng)控制,故設備費用較高。但其塑料等材質所構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。但當有機負荷過高時,易形成生物厭氣狀態(tài)與剝落等問題,是其缺點。因此,石化工廠在選擇處理中低濃度的有機廢氣時,可進一步評估生物處理技術之可行性。
根據(jù)項目實際情況,由于噴烤漆處理工程中排放的有機廢氣具有較大的回收價值,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的性質和濃度,進人物流的流量,回收效率等污染物的回收價值等。對于成分較復雜,風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廢氣有如下特點:
1.活性炭吸附法適用范圍廣,對大多數(shù)有機物均
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.投資費用和運行費用不高,維護簡單。
3.操作簡單、安全、運行穩(wěn)定可靠。
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