有機廢氣污染物種類繁多,特性各異,因此相應采用的治理方法也各不相同,常用的有:冷凝法、吸收法、燃燒法、催化法、吸附法等;近年來由國外也發展出一些新的工藝技術:生物法、低溫等離子法等,以下對各工藝作簡要對比介紹。
1、冷凝回收法
本法是把廢氣直接導入冷凝器冷凝,冷凝液經分離可回收有價值的有機物。采用冷凝法要求廢氣中有機物濃度高,一般有機物濃度要達到幾萬甚至幾十萬ppm,對于低濃度有機廢氣此法不適用。
2、吸收法
吸收法可分為化學吸收和物理吸收,大部分有機廢氣不宜采用化學吸收。物理吸收要求吸收劑應具有與吸收組分有較高的親和力,低揮發性,吸收液飽和后經解析或精餾后重新使用。本法適合于中高濃度的廢氣,但要選擇一種廉價效率高的低揮發性吸收液也比較困難,同時二次污染問題較難解決,凈化效果不理想。
3、直接燃燒法
本法亦稱為熱氧化法、熱力燃燒法,是利用燃氣或燃油等輔助燃料燃燒放出的熱量將混合氣體加熱到一定溫度(700~800℃),駐留一定的時間(0.3~0.5秒),使可燃的有害物質進行高溫分解變為無害物質。
本法的特點:工藝簡單、適用高濃度廢氣治理;對于自身不能燃燒的中低濃度尾氣,通常需助燃劑或加熱,能耗大(運行成本比催化燃燒法高10倍以上);運行技術要求高,不易控制與掌握。此法在國內基本上未獲推廣,僅有少數廠家引進國外治理設備應用于較高濃度和溫度的制罐印鐵業廢氣治理中,但終因能耗大及運行不穩定,難以正常運轉。
4、催化燃燒法
本法是把廢氣加熱到200~300℃經過催化床催化燃燒轉化成無害無臭的二氧化碳和水,達到凈化目的。本法的特點:起燃溫度低,節約能源;凈化率高,無二次污染;工藝簡單,操作方便,安全性好;裝置體積小,占地面積少;設備的維修與折舊費較低。該法適用于高溫、中高濃度的有機廢氣治理,國內外已有廣泛使用的經驗,效果良好。該法是治理有機廢氣的有效方法之一,但對于低濃度、大風量的有機廢氣治理存在設備投資大、運行成本較高的缺點。
5、吸附法
(1)直接活性炭吸附法
有機廢氣通過活性炭的吸附,可達到90%以上的凈化率,設備簡單、投資小。該法不能對吸附飽和的活性炭進行再生,要求經常更換活性炭以保證凈化效果,導致裝卸、運輸等過程中造成二次污染,并且經常更換的活性炭需要量很大,材料損耗大,運行費用相當高。
(2)吸附--回收法
該法利用過熱蒸汽反吹吸附飽和的吸附劑進行脫附再生,蒸汽與脫附出來的有機氣體經冷凝、分離,可回收有機液體。該法凈化效率較高,但要求提供必要的蒸汽量。另外有機溶劑與水的分離不很干凈,得到的“混合苯”液體品質不高,組份較為復雜,這些有機液體無法直接用到生產中,要再采用蒸餾、精餾、萃取、分離等多道程序,而且蒸汽冷凝效果和設備運轉安全問題也亟待解決。該法在工藝技術上仍有待提高。
(3)新型吸附--催化氧化法
應用新型活性炭(多為蜂窩炭或纖維炭)吸附濃縮低濃度的有機廢氣,吸附接近飽和后引入熱空氣加熱活性炭,使有機廢氣脫附出來進入催化氧化床進行無焰燃燒凈化處理,熱氣體在系統中循環使用或增設二級換熱器進行熱能回收。該法將低濃度的有機廢氣通過活性炭將其濃縮成高濃度的有機廢氣再通過催化燃燒完全凈化。該法吸取了吸附法和催化燃燒法的優點,克服了各自單獨使用的缺點,解決了治理低濃度、大風量有機廢氣存在的難題,但一次性投入較高,運行成本相對較高。
6、生物法
該法是基于成熟的生物處理污水技術上發展起來,具有能耗低、運行費用少的特點,在國外有一定規模的應用。其缺點在于污染物在傳質和消解過程中需要有足夠的停留時間,從而加大了設備的占地,同時由于微生物具有一定的耐沖擊負荷限值,增加了整個處理系統在停啟時的控制。該法目前在國內污水站廢氣治理中有少量應用,對工業廢氣治理的應用很少。
7、等離子體凈化法
低溫等離子體工業廢氣處理成套設備和技術是在原電暈放電基礎上由高頻高壓電場通過放電產生的新一代低溫等離子體技術具有能量高、電子發射密度高等特點,其凈化原理如下:
在放電過程中,電子從電場中獲得能量,通過非彈性碰撞將能量轉化為污染物分子的內能或動能,這些獲得能量的分子被激發或發生電離形成活性基團,同時空氣中的氧氣和水分在高能電子的作用下也可產生大量的新生態氫、活性氧和羥基氧等活性基團,這些活性基團相互碰撞后便引發了一系列復雜的物理、化學反應。從等離子體的活性基團組成可以看出,等離子體內部富含很高化學活性的粒子,如電子、離子、自由基和激發態分子等。廢氣中的污染物質與這些具有較高能量的活性基團發生反應,轉化為CO2和H2O等物質,從而達到凈化廢氣的目的。
等離子體中包含大量的高能電子、正負離子、激發態粒子和具有強氧化性的后型自由基,這些活性粒子和部分廢氣分子碰撞結合,同時產生的大量OH、HO2、O等活性自由基和氧化性很強的O3,能與有害氣體分子發生化學反應,生成無害產物。
物理作用表現在具有荷電集塵作用。等離子體中的大量電子與顆粒污染物發生非彈性碰撞并粘附其表面從而使其荷電,在電場作用下,顆粒污染物被集塵極收集。
8、常用治理工藝比較