常用VOCs治理技術(shù)各自優(yōu)缺點(diǎn)、設(shè)備投資及運(yùn)行成本

對(duì)于廢氣治理達(dá)標(biāo)排放，企業(yè)該如何選用末端治理？末端治理即建設(shè)高效治理設(shè)施，推進(jìn)污染設(shè)施升級(jí)改造，實(shí)行重點(diǎn)排放源排放濃度與去除效率雙重控制。
一般優(yōu)先選用回收技術(shù)，可通過冷凝、吸附再生等處理，進(jìn)行回收利用；難以回收的，可采用燃燒、吸附濃縮+燃燒等技術(shù)進(jìn)行銷毀。
常用 VOCs 末端治理技術(shù)

企業(yè)在進(jìn)行技術(shù)選擇時(shí)，應(yīng)結(jié)合排放廢氣的濃度、組分、風(fēng)量、溫度、濕度、壓力以及生產(chǎn)工況等，合理選擇VOCs末端治理技術(shù)。實(shí)際應(yīng)用中，企業(yè)一般采用多種技術(shù)的組合工藝，提高VOCs治理效率。
•對(duì)低濃度、大風(fēng)量廢氣，宜采用活性炭吸附、沸石轉(zhuǎn)輪吸附、減風(fēng)增濃等濃縮技術(shù)，提高VOCs 濃度后凈化處理；
•對(duì)高濃度廢氣，優(yōu)先進(jìn)行溶劑回收，難以回收的，宜采用高溫焚燒、催化燃燒等技術(shù)。
•油氣（溶劑）回收宜采用冷凝+吸附、吸附+吸收、膜分離+吸附等技術(shù)。
•水溶性、酸堿 VOCs 廢氣一般選用多級(jí)化學(xué)吸收等處理技術(shù)，惡臭類廢氣還應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)除臭處理。
•低溫等離子、光催化、光氧化技術(shù)主要適用于惡臭異味等治理；
•生物法主要適用于低濃度 VOCs 廢氣治理和惡臭異味治理。
•采用一次性活性炭吸附技術(shù)的，應(yīng)定期更換活性炭，廢舊活性炭應(yīng)再生或處理處置。
幾種典型 VOCs 組合處理技術(shù)介紹
（1）VOCs循環(huán)脫附分流回收吸附技術(shù)該技術(shù)
采用活性炭作為吸附劑，采用惰性氣體循環(huán)加熱脫附分流冷凝回收的工藝對(duì)有機(jī)氣體進(jìn)行凈化和回收。回收液通過后續(xù)的精制工藝可實(shí)現(xiàn)有機(jī)物的循環(huán)利用。工藝原理示意圖如下：

VOCs 循環(huán)脫附分流回收吸附工藝原理示意圖

整個(gè)系統(tǒng)由來氣預(yù)處理、吸附、循環(huán)加熱脫附、冷凝回收和自動(dòng)控制等主要部分構(gòu)成。含VOCs的氣體通過預(yù)處理后進(jìn)入吸附段吸附后達(dá)標(biāo)排放，吸附段通常并聯(lián)設(shè)置有吸附罐并通過切換閥控制實(shí)現(xiàn)氣體的連續(xù)吸附操作。吸附到設(shè)定程度的吸附罐通過切換閥切換形成再生循環(huán)回路。循環(huán)回路可通過充入惰性氣體置換系統(tǒng)內(nèi)氣體的方式減少氣相中的含氧量，從而減少再生過程中某些類型溶劑的氧化副產(chǎn)物的生成。通過循環(huán)風(fēng)機(jī)和加熱器可形成循環(huán)氣流加熱吸附罐進(jìn)行脫附，同時(shí)通過分流冷凝系統(tǒng)冷凝回收溶劑。

目前該技術(shù)成熟、穩(wěn)定，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。單位投資大致為9-24萬元/千（m3/h），回收的有機(jī)物成本700-3000元/t。對(duì)有機(jī)氣體成分的凈化回收效率一般大于90%，也可達(dá)95%以上。適用于石油，化工及制藥工業(yè)，涂裝、印刷、涂布，漆包線、金屬及薄膜除油，食品，煙草，種子油萃取工業(yè)，及其他使用有機(jī)溶劑或C4-C12 石油烴的工藝過程。

（2）高效吸附-脫附-燃燒 VOCs 治理技術(shù)

該技術(shù)利用高吸附性能的活性碳纖維、顆粒炭、蜂窩炭和耐高溫高濕整體式分子篩等固體吸附材料對(duì)工業(yè)廢氣中的 VOCs 進(jìn)行富集，對(duì)吸附飽和的材料進(jìn)行強(qiáng)化脫附工藝處理，脫附出的VOCs 進(jìn)入高效催化材料床層進(jìn)行催化燃燒或蓄熱催化燃燒工藝處理，進(jìn)而降解 VOCs。

主要工藝流程包括預(yù)處理、吸附、脫附-燃燒三個(gè)階段。

①預(yù)處理：含 VOCs 廢氣在吸附凈化前一般先經(jīng)高效纖維過濾器或高效干濕復(fù)合過濾器過濾，對(duì)廢氣粉塵等進(jìn)行攔截凈化。

②吸附階段：去除塵雜后的廢氣，經(jīng)合理布風(fēng)，使其均勻地通過固定吸附床內(nèi)的吸附材料層過流斷面，在一定停留時(shí)間內(nèi)，由于吸附材料表面與有機(jī)廢氣分子間相互作用發(fā)生物理吸附，廢氣中的有機(jī)成份吸附在活性炭表面積，使廢氣得到凈化；實(shí)際應(yīng)用中，凈化裝置一般設(shè)置兩臺(tái)以上吸附床，以確保一臺(tái)處于脫附再生或備用，保證吸附過程連續(xù)性，不影響實(shí)際生產(chǎn)。

③脫附-燃燒：達(dá)到飽和狀態(tài)的吸附床應(yīng)停止吸附轉(zhuǎn)入脫附再生，脫附后的廢氣進(jìn)入燃燒階段，即 RTO或 RCO廢氣處理工藝。

RTO 廢氣處理工藝原理示意圖

RCO 廢氣處理工藝原理示意圖
催化燃燒技術(shù)（RCO）是利用催化劑做中間體，使有機(jī)氣體在較低的溫度下，變成無害的水和二氧化碳?xì)怏w，即：

兩種燃燒技術(shù)的去除率、達(dá)標(biāo)能力是一致的，但也存在一些不同，見下表。

總的來說，RTO技術(shù)會(huì)產(chǎn)生二次污染，同時(shí)存在投資大、運(yùn)行費(fèi)用高、風(fēng)險(xiǎn)高等問題。RCO技術(shù)具有明顯優(yōu)勢(shì)。

目前該技術(shù)成熟、穩(wěn)定，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。設(shè)備投資基本上是200~300萬元（以處理風(fēng)量為50000m3/h），運(yùn)行費(fèi)用30~50萬元，主體設(shè)備壽命10~15年。VOCs去除效率一般大于95%，可達(dá)98%以上。在石油、化工、電子、機(jī)械、涂裝等行業(yè)大風(fēng)量、低濃度或濃度不穩(wěn)定的有機(jī)廢氣治理中得到應(yīng)用。
（3）冷凝與變壓吸附聯(lián)用 VOCs治理技術(shù)

該技術(shù)采用多級(jí)冷凝技術(shù)，使廢氣的有機(jī)成分在常壓下凝結(jié)成液體析出，經(jīng)凈化后的廢氣進(jìn)入吸附器進(jìn)一步吸附富集，同時(shí)確保達(dá)標(biāo)排放。吸附飽和后的吸附劑（活性炭、沸石等）等采用負(fù)壓脫附方式再生吸附劑，并將高濃度 VOCs 送回前端冷凝裝置。

冷凝與變壓吸附工藝原理示意圖
工藝流程主要包括冷凝和吸附兩大單元。冷凝單元一般設(shè)置三級(jí)冷凝，第一級(jí)從常溫冷凝到3℃、第二級(jí)從3℃冷凝到-35℃、第三級(jí)從-35℃冷凝到-70℃。第三級(jí)的冷凝余氣返回第一級(jí)前面的前置換熱器，冷量回用，將進(jìn)入回收處理裝置的含VOCs廢氣預(yù)冷，有節(jié)能效果。吸附單元一般配置吸附罐兩只和脫附真空泵一臺(tái)，以及用于切換吸附脫附的電動(dòng)或氣動(dòng)閥門若干。真空泵還需要配備冷卻系統(tǒng)。

冷凝與吸附聯(lián)用技術(shù)能夠克服單純冷凝技術(shù)在應(yīng)用過程中能耗大、運(yùn)行成本高的現(xiàn)象，同時(shí)彌補(bǔ)單純吸附技術(shù)在應(yīng)用過程中，設(shè)備體積大、吸附溫升對(duì)安全運(yùn)行有影響、長(zhǎng)期運(yùn)行吸附材料易失活等問題。單位投資大致為0.4-0.8萬/m3，單位小時(shí)運(yùn)行成本為0.08-0.2元/m3。凈化效率一般大于98%。主要適用于石油化工、有機(jī)化工、油氣儲(chǔ)運(yùn)等行業(yè)。主要適用于儲(chǔ)油庫、煉油廠、石油化工廠等成品油/化工品裝車油氣回收；液體儲(chǔ)罐呼吸氣 VOCs 治理；油品、化工品碼頭裝船油氣回收。

（4）沸石轉(zhuǎn)輪與蓄熱燃燒VOCs治理技術(shù)

該技術(shù)采用高濃縮倍率沸石轉(zhuǎn)輪設(shè)備將廢氣濃度濃縮 5-20倍，富集的廢氣進(jìn)入燃燒爐或催化爐（RTO/RCO）進(jìn)行燃燒處理，VOCs 被徹底分解成 CO2 和 H2O。同時(shí)反應(yīng)后的高溫?zé)煔膺M(jìn)入特殊結(jié)構(gòu)的陶瓷蓄熱體，80-95%以上的熱量被蓄熱體吸收，使得出口氣體溫度降至接近進(jìn)口溫度。不同蓄熱體通過切換閥或者旋轉(zhuǎn)裝置隨時(shí)間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，分別進(jìn)行吸熱和放熱，對(duì)系統(tǒng)熱量進(jìn)行有效回收和利用。

沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮＋蓄熱式燃燒工藝流程示意圖

工藝流程主要由沸石轉(zhuǎn)輪濃縮（吸附區(qū)域、脫附區(qū)域、冷卻區(qū)域）、脫附系統(tǒng)、蓄熱式燃燒系統(tǒng)（RTO爐體、陶瓷蓄熱體、燃燒系統(tǒng)等）及控制系統(tǒng)等部分組成。

①吸附脫附：沸石分子篩轉(zhuǎn)輪分為吸附區(qū)、脫附區(qū)和冷卻區(qū)三個(gè)功能區(qū)域，沸石分子篩轉(zhuǎn)輪吸附濃縮系統(tǒng)利用吸附-脫附-冷卻這一連續(xù)性過程，對(duì)VOCs廢氣進(jìn)行吸附濃縮。首先，廢氣進(jìn)入沸石分子篩轉(zhuǎn)輪的吸附區(qū)，VOCs被沸石分子篩吸附除去，被凈化后排出。吸附在分子篩轉(zhuǎn)輪中的VOCs，在脫附區(qū)經(jīng)過約200℃小風(fēng)量的熱風(fēng)處理而被脫附、濃縮。再生后的沸石分子篩轉(zhuǎn)輪在冷卻區(qū)被冷卻，如此反復(fù)。

②蓄熱式燃燒：脫附后的高濃度小風(fēng)量廢氣進(jìn)入蓄熱式燃燒處理系統(tǒng)，首先進(jìn)入蓄熱室 A 的陶瓷介質(zhì)層，陶瓷釋放熱量，溫度降低，而有機(jī)廢氣吸收熱量，溫度升高，廢氣離開蓄熱室后以較高的溫度進(jìn)入氧化室。在氧化室中，有機(jī)廢氣由燃燒器加熱升溫至設(shè)定的氧化溫度800℃以上，使其中的VOCs分解成二氧化碳和水后排放。

③廢氣流經(jīng)蓄熱室A升溫后進(jìn)入氧化室氧化，凈化后的高溫氣體離開氧化室，進(jìn)入蓄熱室B，釋放熱量，降溫排出，而蓄熱室B吸收大量熱量后升溫，同時(shí)清掃蓄熱室C。循環(huán)完成后，進(jìn)氣與出氣閥門進(jìn)行一次切換，進(jìn)入下一個(gè)循環(huán)，廢氣由蓄熱室B進(jìn)入，蓄熱室C排出，清掃蓄熱室A。如此交替。由于廢氣已在蓄熱室內(nèi)預(yù)熱，燃料耗量大為減少，運(yùn)行成本大大降低。

目前技術(shù)成熟、穩(wěn)定，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化運(yùn)行。單位投資大致為9-24萬元/千（m3/h），回收的有機(jī)物成本700-3000元/t。熱回收效率可達(dá)90-95%，處理效率可達(dá)95-99%。主要適用于有機(jī)化工、石油化工、涂裝、印刷等行業(yè)及大風(fēng)量低濃度行業(yè)。

（5）低濃度多組分工業(yè)廢氣生物凈化技術(shù)

該技術(shù)利用高效復(fù)合功能菌劑與擴(kuò)培技術(shù)，強(qiáng)化廢氣生物凈化的反應(yīng)過程，針對(duì)不同類型廢氣應(yīng)用新型的生物凈化工藝，強(qiáng)化廢氣生物凈化的傳質(zhì)過程，裝填具有高比表面積和生物固著力的生物填料，解決微生物附著難、系統(tǒng)運(yùn)行不穩(wěn)定的問題。

低濃度多組分工業(yè)廢氣生物凈化技術(shù)

工藝流程以生物氧化為主、化學(xué)吸收為輔，主要通過生物處理去除廢氣中的絕大部分污染物，化學(xué)吸收單元?jiǎng)t可在進(jìn)氣濃度發(fā)生異常時(shí)，為系統(tǒng)的穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放提供進(jìn)一步保證。主體技術(shù)生物滴濾箱由濾床、營(yíng)養(yǎng)液循環(huán)噴淋系統(tǒng)、參數(shù)控制系統(tǒng)等組成。廢氣進(jìn)入生物箱體后，通過附著在填料上的微生物的代謝作用，廢氣中的污染物被降解為簡(jiǎn)單的無機(jī)物。其中，VOCs分解為CO2、H2O以及其他簡(jiǎn)單的無機(jī)物；含氮污染物中的氮元素轉(zhuǎn)化為硝酸鹽或氮?dú)?；含硫惡臭污染物中的硫元素轉(zhuǎn)化為硫酸鹽。

此項(xiàng)技術(shù)適用范圍廣，適用于低濃度多組分工業(yè)廢氣排放控制，與傳統(tǒng)生物技術(shù)相比，拓寬了生物處理法的應(yīng)用范圍。運(yùn)行管理方便，二次污染少。工程主體設(shè)備投資約為250萬元，年運(yùn)行費(fèi)用約35萬元。VOCs的去除率可達(dá)80-90%，對(duì)H2S的去除率可達(dá)95%以上。主要用于低濃度多組分工業(yè)廢氣的處理。

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