低浓度废气处理技术的选择

低浓度废气处理技术的选择

 

近年来，随着我***环保部门对各行业有机废气排放指标的出台，对排放浓度限值和排放速率限值的要求更加严格。以低浓度有机废气为例，对挥发性有机化合物***家和地方排放标准要求的汇总分析表明，地方标准比***家标准更严格，新颁布的标准比以前的标准更严格。

 

对于低浓度有机废气，如何选择一套符合环保标准、投资合理、运行维护经济、***可靠的处理技术，已成为各处理企业***先要解决的问题。

 

1、常用的低浓度有机废气处理技术

 

目前常见的低浓度有机废气处理技术分为:低温等离子体、光催化氧化、蜂窝活性炭吸附浓缩催化氧化、沸石转轮吸附浓缩催化氧化等。

 

1.1低温等离子废气处理技术

 

低温等离子体技术利用电极间10~30kV电压的击穿效应，产生等离子体的基本粒子，包括光子、电子、离子、基态分子原子和激发态分子原子，与废气中的挥发性有机化合物相互作用，使有机化合物分子在极短的时间内分解，产生CO2、H2O和一些副产物，从而达到净化挥发性有机化合物的目的。

 

低温等离子体技术一般适用于有机物浓度低于500mg/m3的废气。废气中有机化合物的去除效率一般低于40%。

 

低温等离子体技术具有以下技术***点:无选择性破坏，净化效率低，易产生二次污染物或中间产物，难以达到环境标准；容易产生臭氧，带来臭氧超标的问题；处理高沸点或粘性物质(如油漆残渣、焦油等)时有爆炸危险。);它很容易受到进气中颗粒物和湿度的影响。

 

1.2光催化氧化废气处理技术

 

光催化氧化处理技术是一种***殊的处理方法，它利用***殊的紫外波段，在***殊催化剂的作用下催化氧气生成负氧离子，然后氧化还原废气中的有机化合物分子。

 

光催化氧化处理技术一般适用于有机物浓度在500mg/m3以下的废气。废气中有机化合物的单程转化率较低，一般低于40%。

 

光催化氧化废气处理技术具有以下技术***点:无选择性氧化，净化效率低，易产生二次污染物或中间产物，难以达到环保标准；存在催化剂表面污染、灯寿命等问题，导致处理效果迅速下降，运行维护成本高。能源综合利用率低，不能利用VOCs中的化学能。

 

1.3蜂窝活性炭吸附浓缩催化氧化技术

 

蜂窝活性炭吸附浓缩催化氧化技术是活性炭吸附技术和催化燃烧技术的结合。VOCs废气经过吸附、浓缩、燃烧三个环节。净化原理是:***先利用活性炭的孔隙率和表面张力，将VOCs溶剂吸附在活性炭的空隙中，从而净化废气。然后吸附达到饱和状态，用热空气脱附再生。***后，在合适的催化剂作用下，脱附的有机物在低温下分解为CO2和H2O，从而达到废气处理的目的。

 

蜂窝活性炭吸附浓缩催化氧化技术一般适用于1000mg/m3以下的***风量有机废气。实际工程运行一段时间后，活性炭的吸附、浓缩和净化效率≤90%，活性炭的吸附和净化效率不断下降。

 

经过多年的运行实践，活性炭吸附浓缩催化氧化技术也存在一些明显的缺陷。①使用活性炭作为吸附剂***性差。活性炭含有一些金属成分，会催化吸附在活性炭表面的有机物氧化。当再生热气流温度达到100℃以上时，由于催化氧化的增强，热量积聚，吸附床容易着火。②再生后的活性炭用热气流吹扫，由于再生温度低，一些高沸点化合物在脱附循环完成后不能完全脱附，会在活性炭床层积累，降低其吸附能力。由于***问题，一般再生温度不能超过120℃。因此，沸点高于120℃的有机物，如三甲基苯，不能用此工艺提纯。③一般活性炭水吸收能力强，废气湿度高(60%以上)时有机物净化效率低。

 

1.4沸石转轮吸附浓缩催化氧化技术

 

沸石转轮的吸附、浓缩和催化氧化技术是根据沸石比表面积***、不同温度下分子间作用力不同的原理设计的。低温下，***风量有机废气通过沸石转轮，VOC分子吸附在其表面。通过沸石转轮的废气可以直接排放。吸附了***量VOC的部分沸石转轮进入高温脱附区，沸石转轮上的VOC分子被小风量的高温废气脱附形成高浓度废气，送至后端的废气催化氧化系统进行催化氧化分解处理成CO2和H2O，净化后的废气可直接排放。

 

沸石转轮吸附浓缩催化氧化技术一般适用于有机物浓度在~ 1500 mg/m3的废气。沸石旋转浓缩的吸附效率≥90%。

 

沸石转轮的吸附、浓缩和催化氧化技术:沸石转轮在处理***风量、低浓度有机废气方面具有明显***势，但对废气成分要求较高。如氯甲烷、二氯甲烷等低沸点有机化合物吸附效率低，甚至没有明显效果，对长链挥发性有机化合物的吸附效率低；当废气中含有乙醇和甲苯时，沸石转轮对乙醇的吸附作用会因竞争性吸附而降低，沸石转轮入口温度要求在40℃以下；比如苯乙烯等有机物吸附在沸石分子筛的微孔中，脱附时的温度为180~220℃，满足聚合反应的条件。容易生成***分子聚合物，堵塞沸石微孔，影响吸附效率，久而久之丧失沸石的吸附能力。这种损害是不可逆的。沸石转轮中具有吸附能力的沸石为弱碱性。如果废气中的酸性成分进入沸石转轮，会与沸石发生反应，破坏沸石的表面结构，降低沸石的吸附效果。

 

2、低浓度废气处理技术的比较

 

2.1低浓度废气处理技术的环境性能比较

 

环境合规性是有机废气处理的主要目的。根据低浓度废气的处理要求，选择一套符合环保要求的有机废气处理技术，可以从净化效率、核心设备使用寿命、合适的处理风量、合适的处理浓度等方面进行综合分析判断。低温等离子体、光氧化催化、活性炭吸附和浓缩催化氧化、沸石转轮吸附和浓缩催化氧化有四种低浓度。

 

对于常规废气，净化效率为:沸石轮吸附浓缩催化氧化>蜂窝活性炭吸附浓缩催化氧化>光氧化催化≈低温等离子体。对于沸点在120℃以上的有机化合物，沸石转轮吸附浓缩和催化氧化明显***于其他处理技术。

 

2.2低浓度废气处理技术运行维护成本比较

 

在满足环保标准的前提下，低运行维护成本体现了有机废气处理技术的经济性。表2和表3中的运行维护费用分别按进口浓度500mg/m3和100mg/m3进行理论计算。

 

低浓度废气处理技术(入口浓度500mg/m3)运行维护费用对比

 

低浓度废气处理技术环保性能比较(入口浓度100mg/m3)

 

注:VOCs热值按常规喷淋废气混合热值约36000 kJ/kg计算。维护成本包括活性炭的危险废物处理成本。天然气单价3.3元/Nm3，电单价0.86元/kWh。

 

对于常规废气，当入口浓度为500mg/m3和100mg/m3时，运行维护费用由高到低:蜂窝活性炭吸附和浓缩催化氧化>沸石轮吸附和浓缩催化氧化>光氧化催化氧化>低温等离子体。其中，随着入口浓度的增加，蜂窝活性炭吸附、浓缩和催化氧化以及沸石转轮吸附、浓缩和催化氧化的运行维护成本降低。

 

由于光氧化催化和低温等离子体不利用挥发性有机化合物的化学能，运行和维护成本与入口浓度无关。

 

2.3低浓度废气处理技术***性比较

 

低温等离子体技术在VOCs控制的工程实践中多次发生燃烧爆炸事故，极***地限制了该技术在VOCs控制中的推广。天津安监局发文强调，使用“低温等离子体”等工艺或可能产生点火能的设备设施处理易燃易爆挥发性有机化合物，或使用湿法除尘处理铝、镁等金属爆炸性粉尘的环保设施，应立即停止，并进行全面的***风险评估，防止类似事故再次发生。

 

在中***环保产业协会发布的《有机废气(VOCs)治理先进技术目录汇编(2014-2017)》中，“基于沸石转轮的中低浓度涂层VOCs净化技术及设备”是一项关键的环保实用技术。重点环保实用技术及示范项目清单是中***环保产业协会重要的技术评估和推广项目，也是用户选择环保技术的重要途径。

 

***可靠是环保设备能够稳定运行、符合环保标准的保证。表4对比分析了低浓度有机废气处理技术的***性能。

 

低浓度废气处理技术的***性对比分析

 

目前，沸石转轮吸附浓缩催化氧化技术属于政府鼓励和推荐的***深度处理技术。然而，低温等离子体和光氧催化技术是不鼓励的，甚至一些地方政府明确禁止在自己的***域使用这种有机废气处理技术。

 

3、结论

 

从环保性能和技术***性能分析，低温等离子体分级处理技术和光催化废气处理技术已经不能满足目前低浓度有机废气处理的需求。通过沸石轮吸附浓缩催化氧化与活性炭吸附浓缩催化氧化的对比分析，沸石轮吸附浓缩催化氧化技术在净化效率高、运行成本低、***性高方面明显强于活性炭吸附浓缩催化氧化技术。因此，鉴于当地环保排放有机废气的要求越来越严格，对于常规的低浓度有机废气，更建议选择沸石转轮吸附浓缩催化氧化技术。