近年來隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,化工企業(yè)的大量新起,在加上環(huán)保投資力度的不夠,導(dǎo)致了大量工業(yè)有機(jī)廢氣的排放,使得大氣環(huán)境質(zhì)量下降,給人體健康來嚴(yán)重危害,給國(guó)民經(jīng)濟(jì)造成巨大損失,因此,需要加大對(duì)有機(jī)廢氣治理。對(duì)有機(jī)廢氣治理,人們?cè)缇陀醒芯?而且已經(jīng)開發(fā)出一些卓有成效的控制技術(shù),如廣泛采用并且研究較多的有熱破壞法、冷凝法、吸收法等,近年來形成的新控制技術(shù)有生物膜法、電暈法、等離子體分解法等。本文將對(duì)上述方法作較為詳細(xì)的介紹。

　　1.熱破壞法

　　熱破壞是目前應(yīng)用比較廣泛也是研究較多的有機(jī)廢氣治理方法,特別是對(duì)低濃度有機(jī)廢氣,有機(jī)化合物的熱破壞可分為直接火焰燃燒和催化燃燒。直接火焰燃燒是一種有機(jī)物在氣流中直接燃燒和輔助燃料燃燒的方法。多數(shù)情況下,有機(jī)物濃度較低,不足以在沒有輔助燃料時(shí)燃燒。直接火焰燃燒在適當(dāng)溫度和保留時(shí)間條件下,可以達(dá)到99%的熱處理效率。

　　催化燃燒是有機(jī)物在氣流中被加熱,在催化床層作用下,加快有機(jī)物化學(xué)反應(yīng)(或破壞效率的方法),催化劑的存在使有機(jī)物在熱破壞時(shí)比直接燃燒法需要更少的保留時(shí)間和更低的溫度。催化劑在催化燃燒系統(tǒng)中起著重要作用。用于有機(jī)廢氣處理的催化劑主要是金屬和金屬鹽,金屬包括貴金屬和非貴金屬。目前使用的金屬催化劑主要是Pt、Pd,技術(shù)成熟,而且催化活性高,但價(jià)格比較昂貴而且在處理鹵素有機(jī)物,含N、S、P等元素時(shí),有機(jī)物易發(fā)生氧化等作用使催化劑失活。非金屬催化劑有過渡族元素鈷、稀土等。近年來有機(jī)廢氣處理催化劑的研制無(wú)論是國(guó)內(nèi)還是國(guó)外進(jìn)行得較多,而且多集中于非貴金屬催化劑并取能得了很多成果。例如V2O5+MOX(M:過渡族金屬)+貴金屬制成的催化劑用于治理甲硫醇廢氣,Pt+Pd+Cu催人劑用于治理含氮有機(jī)醇廢氣。

　　由于有機(jī)廢氣中常出現(xiàn)雜質(zhì),很容易引起催化劑中毒,導(dǎo)致催化劑中毒的毒物(抑制劑主要有磷、鉛、鉍砷、錫、汞、亞鐵離子鋅、鹵素等。在有機(jī)廢氣處理中，催化劑載體起到節(jié)省催化劑,增大催化劑有效面積,使催化劑具有一定機(jī)械強(qiáng)度,減少燒結(jié),提高催化活性和穩(wěn)定性的作用。能作為載體的材料主要有AL2O3、鐵釩、石棉、陶土、活性炭、金屬等,常用的是陶瓷載體一般制成網(wǎng)狀、球狀、柱狀、峰窩狀。另外近年來研究較多且成功的有絲光沸石等。對(duì)催化燃燒而言,今后研究的重點(diǎn)與熱點(diǎn)仍將是探索高效高活性的催化劑及其載體,催化氧化機(jī)理。

　　2.液體吸收法

　　液體吸收法是利用液體吸收液與有機(jī)廢氣的相似相溶性原理而達(dá)到有機(jī)廢氣處理的目的。通常為強(qiáng)化吸收效果用液體石油類物質(zhì)、表面活性劑和水組成的混合液來作為吸收液。近年來,日本人研究利用了用環(huán)糊精作為有機(jī)鹵化物的吸收材料,根據(jù)環(huán)糊精對(duì)有機(jī)鹵化物親合性極強(qiáng)的原理,將環(huán)糊精的水溶液作為吸收劑對(duì)有機(jī)鹵化物氣體進(jìn)行吸收。這種吸收劑具有無(wú)毒不污染,捕集后解吸率高,回收節(jié)省能源,可反復(fù)使用的優(yōu)點(diǎn)。

　　3.吸附法

　　吸附法的應(yīng)用廣泛,具有能耗低、工藝成熟、去除率高、凈化徹底、易于推廣的優(yōu)點(diǎn),有很好的環(huán)境和經(jīng)濟(jì)效益。缺點(diǎn)是設(shè)備龐大,流程復(fù)雜,當(dāng)廢氣中有膠粒物質(zhì)或其他雜質(zhì)時(shí),吸附劑易中毒。吸附法主要用于低濃度,高通量可揮法性VOCs處理。決定吸附法VOCs處理的關(guān)鍵是吸附劑,吸附劑應(yīng)具有密集的細(xì)孔結(jié)構(gòu)、內(nèi)表面積大、吸附性能好、化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、不易破碎、對(duì)空氣阻力小等性能,常用的有活性炭、氧化鋁、硅膠、人工沸石等。

　　目前,多數(shù)采用活性炭,其去除效率高。活性炭有粒狀和纖維狀兩類。顆粒狀活性炭結(jié)構(gòu)氣孔均勻,除小孔外,還有10～100nm的中孔和1.5～5um的大孔,處理氣體從外向內(nèi)擴(kuò)散,吸附脫附都較慢;而纖維活性炭孔徑分布均勻,孔徑小且絕大多數(shù)是1.5～3nm的微孔,由于小孔都向外,氣體擴(kuò)散距離短,因而吸附脫附快。經(jīng)過氧化鐵或氫氧化鈉或臭氧處理的活性炭往往具有更好的吸附性能。

　　4.冷凝法

　　冷凝法是利用物質(zhì)在不同溫度下具有不同飽和蒸汽壓這一性質(zhì),采用降低系統(tǒng)溫度或提高系統(tǒng)壓力,使處于蒸汽狀態(tài)的污染物冷凝并從廢氣中分離出來的過程。冷凝過程可在恒定溫度的條件下用提高壓力的辦法來實(shí)現(xiàn),也可在恒定壓力的條件下用降低溫度的辦法來實(shí)現(xiàn),一般多采用后者。利用冷凝的辦法,能使廢氣得到很高程度的凈化,但是高的凈化要求,往往是室溫下的冷卻水所不能達(dá)到的。VOCs處理凈化要求愈高,所需冷卻的溫度愈低,必要時(shí)還得增大壓力,這樣就會(huì)增加處理的難度和費(fèi)用。因而,冷凝法往往與吸附、燃燒和其他凈化手段聯(lián)合使用,以回收有價(jià)值的產(chǎn)品。

　　5.生物法

　　生物凈化實(shí)質(zhì)上是一種氧化分解過程:附著在多孔、潮濕介質(zhì)上的活性微生物以廢氣中有機(jī)組分作為其生命活動(dòng)的能源或養(yǎng)分,轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物(CO2、H2O)或細(xì)胞組成物質(zhì)。有機(jī)廢氣處理現(xiàn)階段主要工藝包括:生物過濾床、生物滴濾床以及生物洗滌床。

　　5.1過濾床

　　生物過濾床是一種在其中填入具有吸附性濾料(如泥炭、土壤、活性炭等物質(zhì))的凈化裝置。掛生物膜前,在過濾床中摻入pH緩沖劑和N、P、K等營(yíng)養(yǎng)元素(如NH4NO3和K2HPO3),當(dāng)具有一定濕度的廢氣進(jìn)入生物濾床,通過約0.5～1m厚的生物活性填料層時(shí),濾料中的微生物(主要是細(xì)菌、放線菌、原生動(dòng)物、藻類等)即可通過接觸而捕獲廢氣中的有機(jī)物并將其作為自身生長(zhǎng)的碳源。因此,VOCs處理，廢氣通過生物過濾床后即可被凈化,而濾料層中的微生物在生化降解污染物的過程中不斷生長(zhǎng)繁殖,從而使生物濾池的操作得以持續(xù)進(jìn)行。濾料使用一年后一般呈酸性,要定期進(jìn)行維護(hù)和保養(yǎng)。

　　5.2生物滴濾床

　　生物滴濾池與生物濾池的結(jié)構(gòu)相似,不同之處在于其頂部設(shè)有噴淋裝置。生物滴濾床使用的是粗碎石、塑料蜂窩狀填料、塑料波紋板填料、陶瓷、不銹鋼拉西環(huán)、樹皮、活性炭纖維、微孔硅膠等一類不具吸附性的填料,填料的表面是微生物形成的幾毫米厚的生物膜。廢氣通過滴濾池時(shí),廢氣中的污染物被微生物降解,生物滴濾池在營(yíng)養(yǎng)供給和微生物生長(zhǎng)環(huán)境的調(diào)節(jié)方面具有優(yōu)勢(shì),可承受比生物濾池更大的污染負(fù)荷,同時(shí)具有很大的緩沖能力,操作條件也易于控制,可通過調(diào)節(jié)循環(huán)液的pH,加入K2HPO4、NH4NO3等物質(zhì)得以實(shí)現(xiàn)。

　　5.3生物洗滌塔

　　生物洗滌塔通常由一個(gè)裝有填料的洗滌器和一個(gè)具有活性污泥的生物反應(yīng)器構(gòu)成。洗滌器里的噴淋裝置將循環(huán)液逆著氣流噴灑,使廢氣中的污染物與填料表面的水接觸,被水吸收而轉(zhuǎn)入液相,從而實(shí)現(xiàn)質(zhì)量傳遞過程。吸收了廢氣組分的洗滌液,流入活性污泥池中,通入空氣充氧后再生,被吸收的氣態(tài)污染物通過微生物氧化作用,被活性污泥懸浮液從液相中除去,生物洗滌塔工藝中的液相是流動(dòng)的,這有利于控制反應(yīng)條件,便于添加營(yíng)養(yǎng)液、緩沖劑和更換液體,除去多余的產(chǎn)物。

　　不同成分、濃度及氣量的氣態(tài)污染物各有其有效的生物凈化系統(tǒng)。生物洗滌塔適宜于處理凈化氣量較小、濃度大、易溶且生物代謝速率較低的廢氣;對(duì)于氣量大、濃度低的廢氣可采用生物過濾床;而對(duì)于負(fù)荷較高以及污染物降解后會(huì)生成酸性物質(zhì)的則以生物滴濾床為好。