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 在化工、塑料和涂漆生產等諸多工業領域中,工業品的生產和加工過程產生了大量含有揮發性的有機化合物的廢氣,這些廢氣未經處理排入大氣,在一定條件下會形成光化學污染,影響大氣質量,影響動植物生長和人類健康。對廢氣的治理,有多種處理技術可供使用,對濃度低、排氣量大的廢氣,傳統的工藝存在投資運行費用高、處理效率低和處理后存在二次污染等問題,近年來,逐漸發展的廢氣生物技術為一種新型空氣污染控制技術,得到日益廣泛應用,本文主要將吸附法、熱破壞法、冷凝法、生物法治理揮發性有機廢氣的原理進行介紹,以期對我國相應的技術發展起到借鑒作用。
1、熱破壞法
有機化合物的熱破壞可分為直接火焰燃燒和催化燃燒,其過程是復雜的,并且可能包括一系列分解、聚合及自由基反應。而 重要的有機化合物破壞法機理是氧化、熱裂解和熱分解。熱破壞法正是基于此機理進行的。
直接火焰燃燒法是一種有機物在氣流中直接燃燒和輔助燃燒的方法。多數情況下,有機物濃度較低,不足以在沒有輔助燃料時燃燒。
催化燃燒是有機物在氣流中被加熱,在催化床層作用下,加快有機化學反應(或破壞效率)的方法。催化劑的存在使有機物在熱破壞時比直按燃燒法需要更少的保留時間和更低的溫度。但是,催化劑通常只針對特定類型的化合物,這使得催化燃燒的應用在一定程度上受到限制,由于有機廢氣中常出現雜質,很容易引起催化劑中毒,因此在一定程度上限制了催化燃燒法的廣泛應用。
2、冷凝法
冷凝法是利用物質在不同溫度下具有不同飽和蒸氣壓這一性質,采用降低系統溫度或提高系統壓力,使處于蒸氣狀態的污染物冷凝并從廢氣中分離出來的過程。
冷凝法的優點是所需設備和操作條件比較簡單,回收物質的純度比較高,但要獲得高的回收率,往往需要較低的溫度或較高的壓力,需要較高的運行費用,故冷凝常與壓縮、吸附、吸收等過程聯合應用,以吸收或吸附手段濃縮污染物,以冷凝法回收該有機物,達到既經濟、回收率又較高的目的。冷凝法常作為燃燒、吸附等凈化方法的前處理,以減輕使用這些方法時的負荷。
冷凝法適用于回收蒸氣狀態的有害物質,特別是用來回收濃度在1000mg/m3 以上的有機溶劑蒸汽。冷凝法在理論上可以達到很高的凈化程度,但實際在經濟上不可行。
3、吸附法
在處理有機廢氣的方法中,吸附法應用極為廣泛。與其它方法相比,具有去除效率高、氧化徹底、能耗低、工藝成熟、易于推廣、實用等優點,有著良好的經濟和環境效益;缺點為處理設備龐大,流程復雜,尤其是當廢氣中有膠粒物質或其它雜質時,吸附劑容易失效。
4、生物法
(1)生物處理有機廢氣的原理有機廢氣生物凈化是利用微生物以廢氣中的有機組分作為其生命活動的能源或其它養分,經代謝降解,轉化為簡單的無機物(CO2 ,水等)及細胞組成物質。廢氣中的有機物質首先要經歷由氣相轉移到液相(或固體表面液膜)中的傳質過程,然后在液相(或固體表面生物層)被微生物吸附降解。由于氣液相間有機物濃度梯度、有機物水溶性以及微生物的吸附作用,有機物從廢氣中轉移到液相(或固體表面液膜)中,進而被微生物捕獲、吸收。在此條件下,微生物對有機物進行氧化分解和同化合成,產生的代謝產物一部分溶入液相,一部分作為細胞物質或細胞代謝能源,還有一部分(如CO2 )則逸出到空氣中。廢氣中的有機物通過上述過程不斷減少,從而得到凈化。
(2)有機廢氣處理的適用范圍
在應用生物反應器去除廢氣濃度較底的有機廢氣時,廢氣中TOC (總有機碳) < 1000mg/m3 ,氣體流量≤5000m3 /h,氣流均勻且連續,廢氣溫度一般≤40℃,對生物濾床工藝同時要求進氣濕度>95% ,廢氣組分易溶于水,易降解1
(3)生物法的特點是設備少、操作簡單、不需外加營養物,投資運行費用低,去除效率高;但反應條件控制較難,占地面積大,基質濃度高時,因生物量增長快而易堵塞濾料,影響傳質效果。
5、結束語
通過對上述方法的比較,我們認為,生物法處理低濃度揮發性有機氣體具有投資少,操作簡單,運行費用低,經濟可行。結合揮發性有機氣體的實際特點,該方法不但工藝簡單,而且運行費用較其它方法低,其處理效果是其它幾種方法無法達到的。