挥发性有机化合物(Volatile Organic Compounds,即VOCs),是指沸点在50~260°,常温下饱和蒸汽压超过70Pa(室温下)的有机化合物,通常包括烃类、BTX(苯、甲苯、二甲苯)、氯代甲烷、氯代乙烯,含杂原子衍生物(包括醛、酯、酸、硫醇、胺等),另外还包括甲醛、氯代苯等。随着国内工业的飞速发展,VOCs废气排放量与日俱增,已经引起了国内外许多人士的高度重视,使之成为了当下环境问题的热点之一。1990年美国通过了“污染防治案”提高了VOCs等废气的排放标准,1991年通过的“有关大气污染议定书”与出台IS014000都对VOCs的排放作了严格的规定。我国在1996年新制定的《大气污染物综合排放标准》(GB 16297~1996)中,对包括VOCs在内的各种废气排放标准也做了详细的规定。由于96年发行的VOCs排放标准距现在也有了较长的时间,所以近年来,我国各省内也是相继出台了各地区的地方排放标准。相比较于国标,地标也是根据当地的实际情况,做了大幅度的调整,严格了许多。
VOCs废气的来源及危害
VOCs废气的来源
VOCs废气主要来源是:首先由汽车尾气排放,其次是石油化工、制药、制鞋、印刷、喷漆涂漆、轻化工等各种工业生产车间排气,再就是由垃圾、废料、污水池等处产生。
VOCs废气对人体的危害
挥发性有机化合物(VOCs)的组成极其复杂,常见的有烃类、醛类、苯类、氯代烃类、萘、二异氰酸酯类等。有机废气对人体的危害是多方面的,不同行业有机物废气的毒性也是各不相同的,其中工业废气中10 种常见的有机废气对人体的危害主要表现为:苯类有机物多损害人的中枢神经,造成神经系统障碍,当苯蒸气浓度过高时(空气中含量达2 %) ,可以引起致死性的急性中毒。多环芳烃有机物有强烈的致癌性。苯酸类有机物能使细胞蛋白质发生变形或凝固,致使全身中毒。发生腈类有机物中毒时,可引起呼吸困难、严重窒息、意识丧失直至死亡。有机物硝基苯影响神经系统、血相和肝、脾器官功能,皮肤大面积吸收可以致人死亡。芳香胺类有机物致癌,二苯胺、联苯胺等进入人体可以造成缺氧症。有机氮化合物可致癌。有机磷化合物降低血液中胆碱脂酶的活性,使神经系统发生功能障碍。有机硫化合物中,低浓度硫醇可引起不适,高浓度可致人死亡。含氧有机化合物中,吸入高浓度环氧乙烷可致人死亡;丙烯醛对粘膜有强烈的刺激;戊醇可以引起头痛、呕吐、腹泻等。
VOCs废气对环境的危害
VOCs废气是空气污染的主要来源之一,不仅是一次污染源,而且还能够造成光化学烟雾等二次污染。环境中的VOCs是光化学反应的前体,在有太阳光(主要是紫外光部分)照射时,VOCs与空气中氮氧化物及其它悬浮化学物质发生一系列光化学反应,主要生成臭氧,形成光化学烟雾,从而在更大范围内发生光化学污染和危害。光化学烟雾也会进一步危害人的健康和植物生长。
工业环境的V0Cs控制及废气治理
对环境中的VOCs废气治理,首先是对由汽车尾气产生的废气治理,其次是工业废气的治理(即本文讨论的重点)。工业VOCs废气治理可采用的技术工艺有多种,按照工艺的特点来分,可以分成吸附法、热氧化还原法、生物法。三种工艺中都含有多种不同的处理设备,分别针对各种工况下得有机废气,详细分类可以看下表
序号 | 处理工艺 | 工艺名称 | 适合废气 | 适合温度 |
1 | 吸附法 | 活性炭吸附法 | 大风量低浓度 | 中低 |
2 | 活性炭吸附+催化燃烧 | 大风量低浓度 | 中低 |
3 | 沸石转轮 | 大风量中低浓度 | 中低 |
4 | 热氧化还原法 | 催化燃烧(CO) | 小风量高浓度 | 中高低 |
5 | 直接焚烧炉(TO) | 小风量高浓度 | 中高低 |
6 | 蓄热式催化焚烧炉(RCO) | 小风量高浓度 | 中高低 |
7 | 蓄热式焚烧炉(RTO) | 小风量高浓度 | 中高低 |
8 | 生物法 | 生物除臭 | 恶臭气体 | 低 |
除了上述工艺外,还有着吸附--冷凝回收的工艺,主要针对业主废气成分比较单一,且有着很大的回收利用价值。另外,现如今国内的市场上还流有着的UV光解净化器以及等离子净化器等有机废气净化设备。由于造价便宜,制作周期短等特点,在市面上流通的很广泛。但是有专家对这类废气的净化效率进行了专门的测试,对有机废气的净化效率只有着15%-20%的净化效率,但是有些厂家对这类废气有着盲目的信任,不管是什么工况的废气都采用这种工艺。这种做事是不可取的,而且据悉北京将要在明年出行臭氧的排放标准,到时,将会这UV光解给予沉重一击。
吸附法主要是运行物理吸附的原理,将废气中的有机溶剂吸附在系辅材料表面,从而起到净化的作用,但是不管是活性炭还是其他的吸附材料,都会有一个吸附饱和量,需要定期进行更换,不仅麻烦,而且运行费用很高。所以通常吸附法会和热氧化还原法一起使用,运用脱附装置将表面吸附的有机溶剂解析出来,再通过氧化还原反应使之转换成CO2和H2O。
生物法主要运用在污水厂,食品厂,垃圾填埋场的恶臭气体处理,主要针对些臭气、硫化氢、甲硫醚、氨气等刺激性气体。
对VOCs废气治理的工艺选择
对工艺VOCs废气的治理,从原理上来看可供选择的工艺和方法有很多。但是一种工艺并不能适应所有的废气,选择工艺时,必须要具体结合业主的生产工艺和废气的具体工况来确定,只有这样,才能够确保废气的**治理。