低浓度和恶臭VOCs处理技术简介
——安徽安生生物化工科技有限责任公司
在有机化工、煤化工、洗涤剂和化妆品、医药和农药等涉及合成反应的生产过程,以及油漆喷涂、橡胶再生、烟草加工和食品加工等涉及物理变化的工业过程中,存在低浓度有机废气(VOCs)【VOCs-正常状态下(20℃,101.3kPa),蒸气压在10.0 Pa以上,沸点小于260℃以下的有机化合物】的挥发和恶臭气体的排放,易对周边大气环境造成污染,并对相关人员的身体造成危害。
2014年修订的《中华人民共和国环境保护法》和2015年修订的《中华人民共和国大气污染防治法》均将VOCs污染防治纳入了环保法律体系,明确了从源头、过程到末端防治的法律责任,2016年国务院颁发的《“十三五”生态环境保护规划》将VOCs作为“十三五”期间首要控制的污染物之一,规划中明确指出,将控制重点地区重点行业挥发性有机物排放,至2020年全国重点地区、重点行业VOCs排放总量要比2015年下降10%以上。
VOCs污染控制技术可分为两大类:第一类是以代替产品、改进工艺、更换设备和防止泄漏为主的预防性措施;第二类是以末端治理为主的控制性措施。
一、国内外技术现状
目前,我国对低浓度有机废气(VOCs)和恶臭气体的末端处理措施常见的有燃烧法、吸收法、吸附法、冷凝回收法、等离子体法和生物法等,各有优缺点:
①燃烧可以将有害物质转化为无害物质,还可以用来消除恶臭,但不适合于低浓度废气的净化处理。为此推出了饱和吸附-高温解析-燃烧处理新工艺技术,但设备利用率低。
②采用低挥发或不挥发性溶剂对废气进行吸收以实现气体净化,但因气体夹带或废液(水)而导致二次污染。
③采用多孔性固体材料处理吸附废气中的VOCs或恶臭成分,然后通过解析再生获得高浓度的废气。不仅不能从根本上解决问题,而且会因材料表面活性降低而难以再生并由此形成固废。
④采用降低温度、提高系统的压力或者即降低温度又提高压力的方法,使VOCs冷凝并与废气分离。但其不适宜处理低浓度的有机气体,常需要与其他净化方法合用。
⑤低温等离子体中的高能电子和O·,OH·等活性粒子各种活性粒子和臭氧会与VOCs发生化学反应,使碳氢化合物在极短时间内氧化分解成CO2和H2O。但对系统要求和运行费用较高,且易产生爆炸等危险。
⑥生物净化是附着在滤料介质中的微生物在适宜的环境条件下,利用废气中的有机成分作为碳源和能源,维持其生命活动,并将有机物同化为CO2、H2O和细胞质的过程。可以经济有效地处理低浓度的VOCs(<1000mg/m3),处理气量大(>17000m3/h);设备建造直接成本低、运行费用低,且较少形成2次污染;但设备占地面积较大,在填料表面负载生物膜所需时间较长。
二、本项目技术简介
针对低浓度有机废气(VOCs)的挥发和恶臭气体,本公司研究开发了吸附-生物膜耦合的双膜处理技术。
1)吸附-生物膜耦合的处理低浓度挥发性有机废气的双膜处理过程原理:
①废气中的有机污染物首先从气相中扩散,通过气膜到达湿润的生物膜表面;
②到达生物膜表面的有机物直接被吸附至湿润的生物膜表面,被微生物捕获;
③被捕获的有机物参与微生物的生长代谢并最终被分解为简单无毒的无机物(如CO2和H2O);
④生化反应的气态产物从生物膜表面脱附并扩散进入大气,H2O仍被保留在生物膜内。
2)吸附-生物膜耦合的处理低浓度挥发性有机废气的双膜处理工艺过程:
来自生产岗位的废气,由风机送入生物滴滤塔内经生物膜吸收/降解、(达标)排放。技术过程安全平稳、处理高效且成本低。
本项目技术已成功用于碳酸丙烯酯生产过程中含有低沸点有机物和恶臭气味有机物的CO2废气[658m3 (标准CO2)+75kg(VOCs)/h]的净化处理,出气浓度≤16mg/m3且无臭味,符合GB16297-1996《大气污染物综合排放标准》和 GB14554 -93《恶臭污染物排放标准》二级排放标准。