工业废气VOCs治理

一、VOCs污染现状

挥发性有机物(VOCs)是形成细颗粒物(PM2.5)、臭氧(O3)等二次污染物的重要前体物,进而引发灰霾、光化学烟雾等大气环境问题。随着我国工业化和城市化的快速发展以及能源消费的持续增长,以PM2.5和为特征的区域性复合型大气污染日益突出,区域内空气重污染现象大范围同时出现的频次日益增多,严重制约社会经济的可持续发展,威胁人民群众身体健康。

为了根本解决PM2.5、O3等污染问题,切实改善大气环境质量。国家应积极推进其关键前体物VOCs的污染防治工作。但是,目前我国VOCs污染防治基础较为薄弱,存在排放基数不清、法规标准不健全、控制技术应用滞后、环境监管不到位等诸多问题。同时,由于VOCs排放来源复杂、排放形式多样、物质种类繁多,则建立VOCs污染防治体系难度较大。因此,如何切合我国的实际全面开展VOCs污染防治,是一项刻不容缓、艰巨复杂的任务。


二、主要VOCs污染源

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三、VOCs分类及主要危害

3.1分类

挥发性有机物污染的种类有很多.日前尚无统一的分类方法,常见的分类是以污染源的性质进行的分类.主要包括以下几种:

1).有机溶液。有机溶液是由有机物为组成介质的溶利,常见的有机溶液有家用化妆品、洗发用品和洗涤剂,还包括生活中常用的黏合剂、油漆、含水涂料等日常工具性用品。

2).建筑材料。建筑材料是指在建筑工程中使用的一些易挥发气味的材料,包括建筑室内外使用的涂料、塑料饭材、泡沫隔热材料、人造板材等材料。

3).室内装饰材料。室内装饰材料是指建筑物室内涂料或者室内装饰的一些其他容易挥发气味的材料,其中包括墙体涂料、壁纸、容易产生挥发性气味的壁画等材料。

4).纤维材料。纤维材料是天然纤维或合成纤维制作成的材料,通常情况下可以做地毯、挂毯、化纤窗帘等用品。

5).办公用品。办公川品有的自身具有挥发性。例如油墨,而有的自身并无挥发性,但

是在其工作的过程中由于要散发大量的热量,其中的一些耗材随着热量一起散发来,例如复印机和打印机就属于这种情形,其工作的过程中会向空气中散发大量有害气体。

6).室外工业气体。室外工业气体是指工业生产或者各种机械散发出来的气体,其范围较为广泛,包括工业生产过程中挥发出来的气体、汽车尾气、光化学烟雾等等。

3.2 主要危害

(1)危害人体健康:绝大多数的VOCs本身即具有毒性。易侵害人体的皮肤、呼吸系统、肾、肝、中枢神经系统,且部分VOCs已被列为致癌物,如苯、氯乙烯、含氯溶剂、甲醛等。

(2)衍生性空气污染:VOCs分子可受280-730nm波长之辐射线照射而形成游离基。最后经由一连串大气光化学反应而生成含有O3、PAN等衍生性空气污染物。这些污染物质会刺激眼睛、呼吸道黏膜而造成人体伤害。

(3)臭氧层破坏:VOCs虽不如CFCs化学性质安定,但仍然有部分VOC,例如1,1,1-三氯乙烷及四氯化碳,在大气环境中的衰退期高达数年,这些物质会破坏臭氧层。

(4)火灾爆炸:除部分含氯VOCs外,绝大多数VOCs皆具有爆炸上限值(LEL/UEL),故容易在封闭性空间或作业环境中,不慎遇点火源,而产生火灾爆炸。


四、VOCs污染控制技术

4.1工业VOCs污染控制技术

根据大气中VOCs产生的原理和VOCs的理化性质,其控制方式可以分为两大类,源头控制和末端控制。

源头过程控制是针对VOCs的生产过程,从VOCs的原理上减少VOCs的产生,一般通过工艺提升、技术改造和泄漏控制来实现。

末端综合控制则是针对VOCs的化学特性,着力于VOCs废气的治理,利用燃烧、分解等方法来控制VOCs的排放。

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4.2工业VOCs末端综合控制技术

回收是通过物理的方法,改变温度、压力或采用选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来富集分离有机气相污染物,主要有吸附、吸收、冷凝及膜分离法。

销毁主要是通过化学或生化反应,用热、光、催化剂和微生物等将有机化合物转变成为二氧化碳和水等无毒害或低毒害的无机小分子化合物。

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五、工业废气VOCs治理方法

5.1传统工业VOCs治理方法

 工艺流程说明:收集装置—紫外线废气处理装置—离心风机—烟囱高空排放。

将集气罩收集好的废气通过通风主管道送入废气处理装置,在设备中废气以缓慢速度通过,接着废气送入紫外线处理装置,使废气在设备中只能得到裂解,但不能完全分解,会产生二次污染。

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5.2纳琦工业VOCs治理方法

相对于传统工业VOCs治理方法,纳琦在其基础上将UV废气处理装置改进为UV-光催化废气处理装置,VOCs气体分子在装置中能够产生裂解和吸附分解的双重效果,使废气得到完全彻底的反应,生成无毒害的二氧化碳和水,达到零排放。

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UV-光催化VOCs净化技术原理

两种处理方法:

(1)干式处理法

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(2)湿式处理法

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六、设计依据

1)《中华人民共和国环境保护法》;

2)《环境空气质量标准》GB3095-1996;

3)《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)第二时段二级标准;

4)《指定地方大气污染物排放标准的技术方法》GB/T13201-91)推算标准;

5)《恶臭污染物排放标准》(GB14554-93)

6)《钢结构设计规范》GB50017-2003

7)《建筑地基基础设计规范》GB50007-2011

8)《建筑抗震设计规范》GB5011-2010

9)《建筑设计防火规范》GB50016-2014

10)《工业企业设计卫生标准》GBZ1-2010

11) 一般用途离心通风机技术条件:JB/T 10563-2006

12) 国家及本地区颁发的其它有关设计规范;

13) 厂方提供的有关设计的原始资料及要求;

14) 电气工程采用国家级设计规范与标准。


七、设计原则

  (1)所选方案工艺可靠、造价合理、运行维护经济。综合考虑现场的实际情况,优先采用低能耗、低运行费用、基建投资省、工期短、占地面积少、操作管理简便的处理工艺;

  (2)认真贯彻执行国家关于环境保护的方针政策,遵守国家有关法规、规范、标准,根据环境管理体系要求及规范作为设计指导;

  (3)操作维护简便,优化设备组合和管道安装,确保处理装置运行稳定、可靠;

  (4)工艺设施合理布局,流程简单,占地面积小;

  (5)操作管理方便,尽量控制工程成本,达到以最小的投资实现最大的环境效益;

  (6)安全卫生,减少二次污染。


排放标准:最终出风口各项污染物指标达到《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996)的二级排放要求。

废气处理后排放指标

序号 项目 最高允许排放浓度(mg/m3) 15m最高允许排放速率

(单位:kg/h) 无组织排放限值

(mg/m3)

1 苯 12 0.6 0.5

2 甲苯 40 3.1 0.3

3 二甲苯 70 1.0 1.5

4 非甲烷总烃 120 10 5.0


八、大型UV-光催化VOCs净化设备

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设备内部结构图

8.1 UV-光催化VOCs净化设备技术原理

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8.2 产品性能综述

1) UV-光催化VOCs净化设备能高效去除挥发性有机物(VOC)、无机物、硫化氢、氨气、硫醇类等主要污染物,以及各种恶臭味,脱臭效率最高可达99%以上,脱臭效果大大超过国家1993年颁布的(GB14554-93)恶臭污染物排放标准。美国环保署公布的九大类114种污染物均被证实可通过光解催化氧化得到治理,即使对原子有机物如卤代烃、燃料、含氮有机物、有机磷杀虫剂也有很好的去除效果。

2)无需添加任何化学物质:只需要设置相应的排风管道和排风动力,使有机废气体通过本设备进行脱臭分解净化,无需添加任何化学物质参与化学反应。

3)适用范围广:可适应高、低浓度,大气量,不同恶有机废气体物质的脱臭净化处理,可每天24小时连续工作,运行稳定可靠。

4)运行成本低:本设备无任何机械动作,无噪音,无需专人管理和日常维护,只需作定期检查,设备能耗低,设备风阻极低<50pa,可节约大量排风动力能耗。

5)设备占地面积小,自重轻:适合于布置紧凑、场地狭小等特殊条件,设备占地面积1.5平方米,处理10000m3/h风量。

6)优质进口材料制造:防水、防火、防爆、防腐蚀,使用寿命长。

7)设备采用就地和远程两种运行模式:就地控制模式下,通过控制箱的控制按钮控制设备的启停;在远程控制模式下,可在上位机对设备进行启停控制。提供与控制室相适应的接口,能实现就地与远程控制.

8)科技含量高:采用先进的高级氧化技术,突破单一体系的反应局限,在整个反应体系中,有两种氧化能力极强的氧化剂-O3和-OH参与反应,使得脱臭效果更加,恶臭及刺激气体矿化程度更高,可无害化排放,无二次污染。 没有污水产生。

8.3 整套设备技术特点

(1)流程简短,投资省   采用设备组合设计,每个工艺吸收反应和副产品的回收均在一个塔内,配套设备少而精,流程简短,控制简便,可操作性强,无需额外增加操作人员,有效节约投资成本、运行成本和占地空间。

  (2)效率高    UV-光解设备高效、方便、环保,氧化性强、反应速率快,非甲烷总烃的排放限值完全能达到该项目的要求;使用寿命可达到6万小时,降低了运行成本和人工检修和更换成本。

在结构空间上,污染物依次经过干式过滤区(包含纸质干式过滤、阻漆棉过滤)、高能光波光解区、光催化氧化区。多级催化氧化结构不但保证了催化比表面积,同时发挥了均布导流的功能,在有限的空间最大限度保证空间上和特制光催化净化单元的充分接触,增加和提高活性粒子和污染物的接触机会和时间。

从微观分子上,在催化氧化过程中,对废气分子进行氧化,使有机或无机高分子恶臭化合物分子转变成低分子化合物使之变为CO2、H2O等。其除臭最高可达99%以上,净化、脱臭效果大大超过国家1993年颁布的恶臭污染物排放标准(GB14554-93),《大气污染物综合排放标准》(GB16297-1996);《工业企业设计卫生标准》GBZ1-2002。

8.4 UV光催化VOCs净化设备适用范围

主要适用于食品生产、汽车制造、自行车、摩托车、家用电器、电线电缆、漆包线、电机绝缘处、电器、仪表、电子、石油化工、喷涂料、化工、医药、动物无害化废气处理、印铁、印刷、纺织、家具、人造合成木材、皮革、橡胶、制鞋业等产生废气的行业进行净化治理。可处理废气成份:碳氢化合物、苯及苯系物,醇类、醛类、酚类、酮类、酯类、胺类、腈类、氰类、氨基类等。


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