有機廢氣VOCs處理項目技改工程實例探析

（杭州冶藍環(huán)?？萍加邢薰?，浙江杭州 310020）

0.引言

揮發(fā)性有機物，Volatile Organic Compounds，簡稱VOCs，是目前空氣污染比較常見的一類有機污染物。而且因為VOCs具有一定的毒性，會危及到生命安全，并且一些VOCs具有活躍的光化學(xué)反應(yīng)，在環(huán)境中會與其他的物質(zhì)融合，產(chǎn)生更加難以處理的其他污染。所以，揮發(fā)性有機物，即有機廢氣VOCs對環(huán)境的污染，以及相關(guān)控制與治理，越來越受到人民的關(guān)注。

1.工程概述

位于徐州某工業(yè)園區(qū)的一家新材料科技有限公司，主要從事憎水巖棉的研發(fā)與生產(chǎn)工作?？墒牵谠魉畮r棉生產(chǎn)過程中卻產(chǎn)生了有機廢氣VOCs，對于工業(yè)園區(qū)周圍的環(huán)境，以及周圍的居民生活產(chǎn)生了一定的負面影響。而為了落實環(huán)保部分的相關(guān)要求，建設(shè)優(yōu)質(zhì)生活環(huán)境，公司領(lǐng)導(dǎo)層決定在已經(jīng)存在的環(huán)保設(shè)施基礎(chǔ)上，增加針對有機廢氣VOCs的處理環(huán)節(jié)。讓經(jīng)過處理后的空氣質(zhì)量有機物揮發(fā)氣體含量達到污染物廢棄排放的標(biāo)準(zhǔn)。

2.有機廢氣VOCs處理項目技改前有機廢氣處理情況

在沒有進行技術(shù)改進之前，該公司對于廢棄處理僅僅是對于熔煉原材料與釋放凝結(jié)膠產(chǎn)生的SO2，NOX和甲醛進行堿液脫硫脫氮處理，以及干法箱式過濾處理，并將處理后的廢氣通過煙囪進行排除，空氣質(zhì)量無法全面達到標(biāo)準(zhǔn)，形成了以工業(yè)園區(qū)為中心，四周住宅區(qū)為輻射的污染區(qū)域。而且尾氣排放量及其標(biāo)準(zhǔn)也僅僅是符合我國環(huán)境部門頒發(fā)的《大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)》的二級標(biāo)準(zhǔn)，執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)比較低，對于周圍居民的健康安全問題有一定的影響，對于環(huán)境也有較為強烈的污染。

3.有機廢氣VOCs處理項目技改后有機廢氣處理工藝

3.1 VOCs廢棄處理工藝選擇

（1）活性炭吸附法?；钚蕴课接袡C廢氣，將污染物質(zhì)通過活性炭層進行吸附處理，將處理好符合標(biāo)準(zhǔn)的氣體排出到空氣中，除去效率高達70%。但是，因為活性炭在處理一定的有機廢氣后，活性炭層將會達到飽和狀態(tài)，需要進行定期的更換，實際生產(chǎn)所需的成本比較高。只適用于低濃度的有機廢氣，以及有機廢氣的二次處理[1]。（2）熱氧化催化氧化法。通過添加催化劑，讓有機廢氣中的碳、氫化合物在低溫狀態(tài)下氧化成二氧化碳與水蒸氣，從而凈化被污染的空氣。但是熱氧化催化氧化法的設(shè)備購買成本比較高，且使用的催化劑屬于危險化學(xué)品，具有毒副作用，很容易產(chǎn)生含氮化合物，即NOX，造成二次污染。如果在作用過程中產(chǎn)生CO，容易造成催化劑失效，影響處理效果。（3）等離子法。利用高強電場，讓電極空間的電子獲得巨額能量，進行高速運動，從而讓污染空氣中的電子產(chǎn)生電離現(xiàn)象、激發(fā)物理反應(yīng)與化學(xué)反應(yīng)，從而對有機廢氣的化學(xué)鏈進行破壞，在經(jīng)過多道凈化工序，對廢氣進行凈化處理。工藝流程簡單，操作步驟簡易，且對于氣體的溫度適應(yīng)范圍較大，從-50℃～50℃都可以適應(yīng)。對于污染空氣中的有機廢氣去除效率高，處理氣體種類多。但是需要人員親自進行操作，很容易發(fā)生人身安全問題。（4）UV光子鈦觸媒。利用UV紫外線光束對于有機廢氣進行照射，從而改變有機廢氣的分子結(jié)構(gòu)，從而讓高分子有機廢氣在高能紫外線照射下，轉(zhuǎn)化為低分子化合物，從而進行有效的空氣降解。而且，這種方法占地面積小，前期投入成本低，除去效果明顯，后續(xù)維護設(shè)備費用也不是太過昂貴。（5）微生物凈化法。利用微生物分解污染物特性，處理有機廢氣VOCs。其使用簡單，不產(chǎn)生二次產(chǎn)物，適合小規(guī)模使用。

在對以上的處理技術(shù)進行對比后，考慮到投入成本、運行消耗以及管理成本，并且可以與現(xiàn)階段的空氣處理設(shè)備進行有機結(jié)合，最后選擇將UV光子鈦觸媒工藝作為處理廢氣的主要工藝。

3.2 處理工藝流程及說明

該家新材料科技有效公司的巖棉生產(chǎn)線VOCs排放源主要有兩處，分別在沖天爐熔煉工序與施膠工序。而沖天爐熔煉廣工序的污染空氣處理已經(jīng)有堿液脫硫脫氮系統(tǒng)正常運行，對于廢棄污染物可以做到有效的去除，所以不在本次技改工程范圍之內(nèi)。施膠工序處理廢棄首先要經(jīng)過廠房內(nèi)已有的干法箱式過濾室進行第一段處理，將大顆粒的污染物進行阻攔，讓廢氣中的大量有害物質(zhì)進行過濾，從而對后續(xù)處理設(shè)備減輕使用負荷。處理好的廢氣再經(jīng)過噴淋塔進行預(yù)處理，降低廢氣溫度，對廢氣中漂浮的顆粒物進行二次處理。經(jīng)過兩次處理后的廢氣經(jīng)過高能高臭氧UV紫外線光束照射，讓有機廢氣的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，讓無機高分子在紫外線照射下發(fā)生分子鏈斷開的現(xiàn)象，從而轉(zhuǎn)化為低分子化合物。然后將需要處理的氣體用UV+活性炭吸附處理，使其VOCs去除70%以上，達到空氣排放標(biāo)準(zhǔn)后，再由煙囪進行高空排放。

3.3 技改后主要建筑物及設(shè)計參數(shù)

廢氣從噴淋塔的低端進入，由塔中葉片進行引導(dǎo)，使廢氣沿著噴淋塔旋轉(zhuǎn)上升，并且在塔板葉片上進行霧滴噴灑，對于氣體與液體之間的接觸面增大，可以有效地包覆氣體中固體小顆粒。并且，霧滴會被氣流帶動，甩到內(nèi)側(cè)的塔壁上，通過溢流裝置到下一層塔板上，再次進行氣液接觸，從而將廢氣中大量的固體小顆粒實現(xiàn)攔截作用。

噴淋塔內(nèi)部直徑可以根據(jù)廢氣實際流量與流動速度確定。當(dāng)廢氣流動速度越大，傳輸速率也在增大。但是由于廢氣在噴淋塔內(nèi)部停留時間過短，無法達到吸收固體小顆粒的效果，所以需要對噴淋塔進行增大增高。

按照噴淋塔的高度參照表，一般吸收小顆粒物質(zhì)區(qū)域大概在5m～15m的水平高度，廢氣與霧滴接觸時間一般在2s～5s左右。而為了保證對于廢氣中的硫化物質(zhì)進行高效除去，所以現(xiàn)設(shè)計接觸時間為2s，則吸收區(qū)高度為2s乘以噴淋塔直接2.5m，即7m?？紤]到性價比問題，所以在噴淋塔中的噴嘴選擇軸向式噴嘴，采用交叉分布的方式，對噴淋塔內(nèi)部實現(xiàn)300%的覆蓋。便于維護與檢修，設(shè)置四個噴淋區(qū)域，每個區(qū)域間隔1.5m。從廢氣進入噴淋塔第一層噴淋層的距離設(shè)置為2.5m，即吸收區(qū)高度去除噴淋塔間隔。

3.4 光氧催化設(shè)備通風(fēng)設(shè)計

有機廢氣經(jīng)過噴淋塔的處理后，進入到光氧催化設(shè)備進行最后工序的處理。當(dāng)有機廢氣通過噴淋塔后，應(yīng)該滿足兩個條件才可以繼續(xù)進行操作處理。水溫要小于50℃，同時相對來說要保持一定的清潔。在這種情況下，經(jīng)過UV紫外線光束照射下，光觸媒會產(chǎn)生強烈的催化作用，從而將有機廢氣進行降解處理。而且，不僅可以對于污染空氣中有毒物質(zhì)進行講解，還可以對空氣中的細菌進行滅殺，并且對于細菌產(chǎn)生的毒素還可以進行無害化處理。還可以根據(jù)用戶需求，進行去除處理空氣異味現(xiàn)象。

3.5 技改后有機廢氣處理情況

按照設(shè)計，選擇62500每小時每立方通風(fēng)量。經(jīng)過UV光子鈦觸媒處理后的污染空氣，無論是SO2、NOX、還是甲醛或其他污染物含量都有明顯的降低，并且通過15m排氣筒排氣后，處理后的空氣質(zhì)量已經(jīng)達到了符合國家尾氣處理的二級標(biāo)準(zhǔn)，符合新材料科技有限公司選擇對于有機廢氣處理技改的初衷。

4.有機廢氣VOCs處理項目技改經(jīng)濟效益分析

VOCs廢氣治理，最重要的并不是工藝該如何選擇，而是考慮到選擇處理廢氣的工藝經(jīng)濟效益是否符合企業(yè)當(dāng)前發(fā)展預(yù)期。在VOCs處理項目設(shè)計中，應(yīng)該在確保技術(shù)應(yīng)用效果合理前提條件下，對于處理成本進行適當(dāng)?shù)慕档?，避免出現(xiàn)“低處理效果，高投入項目”的情況發(fā)生。而文中提及的這家新材料科技有限公司，對于VOCs廢氣改進項目投資主要是包括噴淋塔、光子鈦催化設(shè)備，以及其他電源電線等物品的制備，投入成本不到70萬元。而運行設(shè)備的成本主要包括電費、零件更換費用、操作人員工資，以及其他必要的支出費用，合計每天設(shè)備支出不到900元。與其他工藝相比，運行成本與投入成本大幅度降低。

5.結(jié)語

本技改主要從投入成本與運行成本方面考慮，并且極大限度地利用現(xiàn)有設(shè)備，避免浪費。對于有害氣體中的有機廢氣VOCs進行有效去除，不僅將廢氣中的固體物進行前期設(shè)備攔截，還對廢氣的溫度進行降溫處理。不僅對于生產(chǎn)過程中的有機廢氣進行高效的處理，符合國家對于空氣污染物的標(biāo)準(zhǔn)，還對類似有機廢氣處理工程具有一定的參考價值。