VOCs废气治理常见技术、组合方案及设备选型

第一类是预防性措施，以更换设备、改进工艺技术/防止泄露乃至消除VOCs排放为主，这是人们所期望的，但是以目前的技术水平，向环境中排放和泄露不同浓度的有机废气是不可避免的，这时就必须采用第二类技术。

第二类技术为控制性措施，以末端治理为主。末端控制技术包含两类，第一类是非破坏性方法，即采用物理方法将VOCs回收；第二类是通过生化反应将VOCs氧化分解为无毒或低毒的破坏性方法。常用的控制技术如图所示：

VOC废气治理技术

一、热破坏法热破坏法：是指直接和辅助燃烧有机气体，也就是VOC，或利用合适的催化剂加快VOC的化学反应，最终达到降低有机物浓度，使其不再具有危害性的一种处理方法。

二、吸附法有机废气中的吸附法：主要适用于低浓度、高通量有机废气。现阶段，这种有机废气的处理方法已经相当成熟，能量消耗比较小，但是处理效率却非常高，而且可以彻底净化有害有机废气。实践证明，这种处理方法值得推广应用。但是这种方法也存在一定缺陷，它需要的设备体积比较庞大，而且工艺流程比较复杂;如果废气中有大量杂质，则容易导致工作人员中毒。所以，使用此方法处理废气的关键在于吸附剂。

三、生物处理法生物法：净化voc废气是近年发展起来的空气污染控制技术，它比传统工艺投资少，运行费用低，操作简单，应用范围广，是最有望替代燃烧法和吸附净化法的新技术。这是一种无害的有机废气处理方式。

四、变压吸附分离与净化技术变压吸附：分离与净化技术是利用气体组分可吸附在固体材料上的特性，在有机废气与分离净化装置中，气体的压力会出现一定的变化，通过这种压力变化来处理有机废气。

五、氧化法：对于有毒、有害，而且不需要回收的VOC，热氧化法是最适合的处理技术和方法。氧化法的基本原理：VOC与O发生氧化反应，生成CO和HO。

六、冷凝回收法：在不同温度下，有机物质的饱和度不同，冷凝回收法便是利用有机物这一特点来发挥作用，通过降低或提高系统压力，把处于蒸汽环境中的有机物质通过冷凝方式提取出来。冷凝提取后，有机废气便可得到比较高的净化。

VOCs废气治理设备选择考虑因素

VOCs废气治理设备根据不同VOCs浓度、流量、温度、废气类型、含颗粒物、价格等因素，适合使用的技术也有所不同。

1) 污染物质浓度水平

待处理有机废气的有机物浓度是影响选择废气处理系统选择的主要因素。

直燃式氧化器能够处理最大浓度范围的碳氢化合物，从十亿分之一的浓度水平到纯碳氢化合物蒸气。如果有机废气浓度超过25%，特别考虑要执行措施来防止从氧化器到废气来源的回火。这种能处理大浓度范围的弹性能力的代价是这种形式氧化器的高燃料成本。

蓄热式和热回收式的氧化器都限制被处理有机废气的浓度必须少于25%：对于蓄热式系统，此限制是由于存在热失控的风险。对于热回收式系统，是怕热回收器被损坏。解决方法可以是往有机废气中掺入空气以降低浓度或做更多的热回收。

2）有机废气的排放流量

如果待处理有机废气的流量是在5000Nm3/h以下，蓄热式系统（RTO）大体来说是不适用的。这是因为与热回收式焚烧系统来比较，蓄热式氧化器（RTO）的最高成本大体上是不足以抵消它在节省燃料和电力消耗所带来的好处。流量大于5000Nm3/h时，热回收热力焚烧系统有严重的经济缺点，这是因为他们会产生非常高的燃料费用。然而，如果工艺需要大量的热能时，二级的热回收锅可以用来抵消高昂的燃料费用，另一个例外是每年很少运作，需处理大流量废气的应急系统。

3）有机废气的排气温度

如果待处理有机废气的温度在大约300℃以上时，是不适合采用蓄热式系统（RTO）的，这是因为高温的待处理有机废气会大大降低换向阀的可靠性和寿命；另外，在这样高的温度时，建造RTO的高成本也不足以抵消在节省燃料和电力消耗所带来的好处。如果待处理有机废气的温度超过500℃时，采用热力回收式焚烧系统不如采用直接式焚烧系统，因为在燃料消耗的差距太小，不足以抵消增加的热回收器带来的投资成本。

4）污染物质的类型

当有机废气中含有高浓度的可转化有机酸的物质（如氯，氟，硫和卤素）时必须特别小心。他们会对设备造成严重的腐蚀或令催化剂中毒。

5）微粒散发的水平

当有机废气中含有微小颗粒时特别小心。例如，当废气中含有油状颗粒时，他们会聚集在管道和氧化器比较冷的部位，那这个设备就需要经常清理。

图解（仅供参考）：

VOCs浓度及流量

费用

不同VOCs气体种类可选择的治理技术

治理设备技术组合方案有很多种，上方也有说到需要根据企业产生废气的各方面因素综合考虑，以下就简析几种典型 VOCs 组合处理技术介绍

（1）VOCs循环脱附分流回收吸附技术该技术

采用活性炭作为吸附剂，采用惰性气体循环加热脱附分流冷凝回收的工艺对有机气体进行净化和回收。回收液通过后续的精制工艺可实现有机物的循环利用。工艺原理示意图如下：

整个系统由来气预处理、吸附、循环加热脱附、冷凝回收和自动控制等主要部分构成。含VOCs的气体通过预处理后进入吸附段吸附后达标排放，吸附段通常并联设置有吸附罐并通过切换阀控制实现气体的连续吸附操作。吸附到设定程度的吸附罐通过切换阀切换形成再生循环回路。循环回路可通过充入惰性气体置换系统内气体的方式减少气相中的含氧量，从而减少再生过程中某些类型溶剂的氧化副产物的生成。通过循环风机和加热器可形成循环气流加热吸附罐进行脱附，同时通过分流冷凝系统冷凝回收溶剂。

目前该技术成熟、稳定，可实现自动化运行。单位投资大致为9-24万元/千（m3/h），回收的有机物成本700-3000元/t。对有机气体成分的净化回收效率一般大于90%，也可达95%以上。适用于石油，化工及制药工业，涂装、印刷、涂布，漆包线、金属及薄膜除油，食品，烟草，种子油萃取工业，及其他使用有机溶剂或C4-C12 石油烃的工艺过程。

（2）高效吸附-脱附-燃烧VOCs治理技术

该技术利用高吸附性能的活性碳纤维、颗粒炭、蜂窝炭和耐高温高湿整体式分子筛等固体吸附材料对工业废气中的 VOCs 进行富集，对吸附饱和的材料进行强化脱附工艺处理，脱附出的VOCs 进入高效催化材料床层进行催化燃烧或蓄热催化燃烧工艺处理，进而降解 VOCs。

主要工艺流程包括预处理、吸附、脱附-燃烧三个阶段。

①预处理：含 VOCs 废气在吸附净化前一般先经高效纤维过滤器或高效干湿复合过滤器过滤，对废气粉尘等进行拦截净化。

②吸附阶段：去除尘杂后的废气，经合理布风，使其均匀地通过固定吸附床内的吸附材料层过流断面，在一定停留时间内，由于吸附材料表面与有机废气分子间相互作用发生物理吸附，废气中的有机成份吸附在活性炭表面积，使废气得到净化；实际应用中，净化装置一般设置两台以上吸附床，以确保一台处于脱附再生或备用，保证吸附过程连续性，不影响实际生产。

③脱附-燃烧：达到饱和状态的吸附床应停止吸附转入脱附再生，脱附后的废气进入燃烧阶段，即 RTO或 RCO废气处理工艺。