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yd5556云顶误乐城:挥发性有机物VOCs几种的处理方法的详细介绍!

yd5556云顶误乐城: 发布日期:2022-11-08 作者: 点击:

挥发性有机物生物降解法:生物降解法原理是利用微生物将废气中所含的有机物分解为CO2和水,即以废气中的有机物为微生物提供能量和养分。生物法处理挥发性有机物一般包括以下几个步骤:①挥发性有机物从气相主体扩散到气、液相界面,溶于液相中;②在浓度差推动下挥发性有机物从液膜内扩散到生物膜中;③在生物膜内挥发性有机物被微生物捕获并降解吸收;

④挥发性有机物作为能量和养分在微生物生命代谢活动中被分解;

⑤代谢产物部分扩散到液相,其中气态物质扩散到气相。

气体传质过程

工业领域中常见的生物处理技术工艺主要有三大类:生物滴滤塔、生物滤池和生物洗涤器。

生物滴滤塔操作简单、容易考察营养物质对性能的影响;但存在微生物容易随液相流失、营养物添加过量易造成反应床堵塞等问题。

生物滤池需要的外界营养量较少,易降解难溶于水的VOCs;缺点是填料容易老化,填料湿度和pH较难控制。

生物洗涤器反应条件温和、操作稳定;但运行成本高,处理的VOCs需要易溶于水。生物降解法处理废气的主体单元是微生物,培育出能适应不同环境条件、培养周期短并能长期保持高活性的微生物是该技术今后的发展趋势之一。

光催化降解法

光解法是指光照条件下氧化吸附在光催化剂表面的目标污染物,将之氧化分解成CO2和H2O,以实现挥发性有机物VOCs的降解。

光催化剂受到光照时会发生电子(e-)跃迁现象,电子(e-)从低能价带(VB)跃迁到高能导带(CB),而低能价带(VB)由于缺少电子形成电子空穴(h+)。

光催化剂表面吸附着O2和H2O时,电子空穴将与光催化剂表面的H2O反应生成羟基自由基(·OH),还与氢氧根离子(OH-)结合形成羟基自由基(·OH)。

光生电子会与O2发生反应生成超氧负离子自由基(·O-2),超氧负离子自由基(·O-2)与氢离子(H+)结合形成超氧化氢自由基(HO2·),超氧化氢自由基(HO2·)接着进行一系列反应生成O2、氢氧根离子(OH-)和羟基自由基(·OH)。VOCs会与上述反应中生成的自由基进行反应。

TiO2、Fe2O3、ZnO、CdS、WO3、SnO2、ZrO2是目前工业领域常见的几种光催化剂,其中TiO2活性高、价格低廉、反应条件稳定、无毒无害等优点使之具有广泛的应用,但其也具有对可见光利用率低等缺点。

因此,科研工作者经常对其进行改性处理,常见的改性方法有金属掺杂、非金属掺杂、贵金属沉积、复合半导体、表面光敏化、TiO2固定化。表2罗列了几种改性后的TiO2基催化剂对VOCs的处理效果。

不同方法的光催化剂处理VOCs的效果比较

低温等离子体法

低温等离子体法是利用高能电子或自由基与有机废气发生反应生成CO2和H2O的过程,高能电子与VOCs发生非弹性碰撞,使分子断裂而分解;同时高能电子激发产生·OH和·O等自由基,并与VOCs分子发生反应,从而使VOCs降解去除。该法处理效果好,适用于处理中低浓度的废气,但能耗较高,降解过程中容易造成二次污染。

复合型净化处理技术

近年来,单一的有机废气处理技术已经满足不了市场的要求,因此多种处理技术联用成为研究热点。

目前应用比较多的复合型工艺有冷凝和吸附集成技术、光催化-吸收技术、水喷淋联合活性炭吸附法、低温等离子体协同催化技术等。表3是近几年低温等离子体协同催化氧化甲苯的效果比较。

不同催化剂下等离子体氧化甲苯的效果比较

03  石油化工行业VOC处理

石油化工企业工艺装置及污水处理场会向空气中逸散含VOCs废气。此类废气不仅会导致区域空气质量下降,而且其中的某些成分会刺激人体的呼吸道系统、血液系统和神经系统。

催化燃烧工艺对废气中的污染物净化效率高,可满足苛刻的国家环保标准要求。

催化燃烧处理工艺尾气

工艺尾气特点:

炼油与石油化工企业工艺单元排放(有组织排放)的有机工艺尾气具有以下特点(以聚丙烯装置尾气为例):

(1)浓度与流量波动较。

(2)有机工艺尾气中不含有氧气;

(3)对高浓度具有回收价值的尾气应首先采用回收工艺进行回收,回收之后的尾气采用催化燃烧工艺达标处理,对低浓度尾气直接采用催化燃烧工艺处理;

(4)尾气中可能含有氯化物、硫化物等易使催化燃烧催化剂中毒的组分。

工艺尾气处理工艺流程:

工艺装置排放的有机废气在增压风机的作用下首先进入碱洗塔,利用碱液脱除废气中的氯化物、硫化物等对催化燃烧催化剂有毒的物质。碱洗塔上部设置水洗段,除去废气携带的碱液。 

经过预处理后的工艺废气进入尾气换热器,与燃烧后的高温尾气充分换热,预热到反应温度后进入催化燃烧反应器,在催化剂的作用下,与氧气进行催化燃烧反应,将废气中的挥发性有机物VOCs转化为二氧化碳和水。从催化燃烧反应器出来的净化气体进入尾气换热器回收热量,净化尾气通过排气筒排放到大气中。

主要控制方案:

为保证催化燃烧工艺在处理工艺尾气时能高效安全平稳的运行,主要的控制与联锁方案如下:

(1)催化燃烧反应器出口温度控制——催化燃烧反应器的出口温度控制是通过调节循环净化尾气量来实现的。当催化燃烧反应器出口温度大于设定值时,增大循环鼓风机入口调节阀的开度,增大循 环尾气量,使催化燃烧反应器出口温度回到设定值;当催化燃烧反应器出口温度小于设定值时,减小循环鼓风机入口调节阀的开度,降低循环尾气量,使催化燃烧反应器出口温度回到设定值。

(2)催化燃烧反应器入口温度控制——催化燃烧反应器的入口温度是通过调节尾气换热器旁路调节阀来实现的。当催化燃烧反应器入口温度大于设定值时,增大尾气换热器旁路调节阀的开度,减小 换热尾气量,使催化燃烧反应器入口温度回到设定值;当催化燃烧反应器入口温度小于设定值时,减小尾气换热器旁路调节阀的开度,增大换热尾气量,使催化燃烧反应器入口温度回到设定值。

(3)当催化燃烧反应器催化剂床层测温超过设定值、循环尾气冷却器出口测温超过设定值、循环 鼓风机出口流量低于设定值、循环鼓风机停止运行或空气鼓风机停止运行时,以上条件,只要满足一 个即触发联锁,即关闭尾气调节阀,同时打开尾气放空阀、关闭空气鼓风机、空气调节阀以及停增压风机。

催化燃烧处理污水处理场废气

炼油与石油化工企业污水处理场排放的废气 具有以下特点:

(1)浓度与流量波动较大;

(2)污水处理场排放的废气含有充足的氧气;

(3)污水处理场前端构筑物如隔油池、浮选 池等排放的废气中非甲烷总烃浓度较高,约为 2 000~5 000 mg/m3 ,可考虑直接采用催化燃烧工艺来 进行处理;后端构筑物如曝气池、生化池等排放的 废气中非甲烷总烃浓度较低,约为 100~500 mg/m3 , 如直接采用催化燃烧工艺处理能耗较高,可考虑先 采用吸附浓缩再采用催化燃烧工艺来进行处理;

(4)污水处理场排放的废气中含有硫化氢、 硫醇、硫醚等易使催化燃烧催化剂中毒的组分。

污水处理场废气处理工艺流程:

隔油池、浮选池等构筑物逸散的含 VOCs 废气 由催化风机引出经阻火器进入脱硫罐,脱硫罐中内 置脱硫吸附剂,脱除废气中的有机硫、无机硫。脱 硫处理之后的废气之后进入均化罐,利用均化罐中 的均化剂完成废气总烃浓度的均化,使废气中的总 烃浓度维持在较稳定的水平避免对催化燃烧反应器 的冲击。

经过脱硫、均化的废气与空气混合,使废 气中的总烃浓度满足催化燃烧反应器对浓度的要求 (浓度低于爆炸下限的 25%),之后废气进入过滤 器,脱除废气中的颗粒物,避免堵塞催化剂床层。经过预处理后的废气进入尾气换热器,与燃烧后的 高温尾气充分换热,进入催化燃烧反应器,在催化 剂的作用下,与氧气进行催化燃烧反应,将废气中 的 VOCs 组分转化为二氧化碳和水,并释放出大量 的反应热。从催化燃烧反应器出来的净化气体携带 热量,进入尾气换热器与待处理废气进行充分换热。Z后净化尾气通过排气筒排放到大气中。

主要控制方案:

为保证催化燃烧工艺在处理污水处理场废气时能 高效安全平稳的运行,主要的控制与联锁方案如下:

(1)催化燃烧反应器出口温度控制——催化燃 烧反应器的出口温度控制是通过调节空气量来实现 的。当催化燃烧反应器出口温度大于设定值时,增 大空气入口调节阀的开度,增大空气量,使催化燃 烧反应器出口温度回到设定值;当催化燃烧反应器 出口温度小于设定值时,减小空气入口调节阀的开 度,降低空气量,使催化燃烧反应器出口温度回到 设定值。

(2)催化燃烧反应器入口温度控制——催化燃 烧反应器的入口温度是通过调节电加热器输出功率 来实现的。当催化燃烧反应器入口温度大于设定值 时,降低电加热器输出功率,使催化燃烧反应器入 口温度回到设定值;当催化燃烧反应器入口温度小 于设定值时,增大电加热器输出功率,使催化燃烧 反应器入口温度回到设定值。

(3)当催化燃烧反应器入口温度超过设定值、 催化燃烧反应器出口温度超过设定值、电加热器内 部温度超过设定值或电加热器故障时,以上条件, 只要满足一个即触发联锁即切断废气进装置、全开 空气阀、关闭电加热器。

应用效果:

某污水处理场预处理设施在水处理过程中会向 外逸散含 挥发性有机物VOCs 恶臭废气。

污水处理场废气组成和性质

污水处理场隔油池、浮选池等污 水预处理设施排放的废气远超国家标准《石油炼制 工业污染物排放标准》(GB 31570-2015)对污水处 理场废气排放要求(非甲烷总烃排放限值为 120 mg/ Nm3 ,苯排放限值为 4 mg/Nm3 ,甲苯排放限值为 15 mg/ Nm3 ,二甲苯排放限值为 20 mg/Nm3 )。

由于污水处理场预处理设施排放的废气达到 3 000 mg/Nm3 ,废气燃烧放出的热量可维持系统的 热量平衡,因此考虑直接采用催化燃烧工艺对废气 进行治理。废气中含有的对催化剂有毒物质硫化氢、 甲硫醇,首先采用干法脱硫吸附脱除(总硫小于 10 mg/Nm3 ),之后进入催化燃烧单元除去尾气中的非甲烷总烃、三苯类物质,工艺流程

挥发性有机物检测设备

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