浅谈低浓度有机废气治理技术的选择

朱华伟

摘要：低浓度有机废气通常为混合气体，尽管在空气中其各组分比重不高，但是因为各组分混合共存，很多治理技术难以将其根除，这不仅会污染环境，也将严重威胁着人类身体健康。低浓度有机废气之中存在的物质极易和二氧化氮产生反应形成臭氧，人们长期处于低浓度的有機废气中，容易出现身体组织畸形及癌变等情况。此外，低浓度的有机废气会对植物光合作用产生阻碍，也将对粮食产量造成影响，因此应采取合理的治理技术来处理。

关键词：低浓度;有机废气;治理技术;选择

治理低浓度有机废气能够划分为源头治理、过程管控、末端治理。其中最有效的方法是源头治理，运用清洁式能源来生产，即可在源头避免产生废气，比如水性涂料等。但是对于我国实际情况来说，对于各行各业来说源头治理都会产生较大影响，从而只能进行部分替代，以此降低污染物排放。过程管控能够将生产以及使用中废气排出减少，可提升生产效率，目前在石化及炼化等行业过程管控得到了广泛应用。末端治理属于最终控制，对于有机废气排放加以处理，废气在处理后能够国家要求排放指标，以获得良好治理效果。在治理低浓度有机废气时，需要采用合理的治理技术，明确其在哪一环节进行治理，结合实际情况及技术优缺点来选择治理技术。

一、常用低浓度有机废气治理技术

（一）低温等离子治理技术

该技术对电极间10～30kV电压的击穿效应加以运用，生成离子体基本粒子，其中主要有电子、光子、离子、基态分子原子、激发态分子原子等，和废气之中含有的挥发性有机化合物产生作用，很短的时间内挥发性有机物分子将发生分解，生成水、二氧化碳和一些副产物，由此净化挥发性有机化合物。通常这一技术适合应用在低于有机物浓度500mg/m 3的废气治理中[1]。去除废气有机化合物效率在40%以下。该技术的特点主要有以下几点：（1）不具备较高净化效率，无选择性破坏，容易出现二次污染物，也容易产生中间产物，难以达到环境保护的标准;（2）极易形成臭氧，导致臭氧超标;（3）对含有焦油、漆渣、等沸点高或者是黏稠物质进行处理时会存在爆炸风险;（4）在进气中容易受到湿度及颗粒物影响，难以获得良好处理效果。

（二）光催化氧化治理技术

该技术运用特种紫外线波段，氧气受到特种催化剂作用可生成负氧离子，并氧化还原挥发性有机物分子的特殊处理方式。通常这一技术适合应用在有机物浓度低于500mg/m3的废气中。有机化合物没有良好的单程转化率，会在40%以下。该技术的特点主要有以下几点：（1）不具备较高净化效率，无选择性氧化，容易出现二次污染物，也容易产生中间产物，难以达到环境保护的标准;（2）催化剂表面存在污染问题，使用灯管寿命也存在一些问题，这将快速衰减处理效果，并且提升运行维护成本;（3）综合利用能量的效率低下，难以应用有机化合物中的化学能[2]。

（三）蜂窝活性炭吸附浓缩催化氧化技术

该技术是及活性炭吸附以及催化燃烧技术为一体，挥发性有机物废气通过吸附、浓缩以及燃烧这三个阶段。以下为其净化原理：（1）通过活性炭表面张力以及多孔性在活性炭空隙吸附挥发性有机物溶剂，达到对有机废气净化的效果;（2）达到吸附饱和状态后，通过热风来脱附和再生;（3）催化剂发挥相应作用后，有机化合物脱附后会在低温环境下分解成水和二氧化碳，由此来处理废气。该技术通常会应用在有机物浓度低于1000mg/m3的风量较大有机废气中。其缺陷具体表现为以下几方面：（1）吸附剂使用活性炭材料，不具备良好安全性。但是因为活性炭之中具有金属成分，对于活性炭表面吸附的有机物具有催化氧化作用。如果再生热气流超过100℃时，因为增强催化氧化作用，将会蓄积大量热量，容易使吸附床着火。（2）使用热气流对再生活性炭进行吹扫，由于有着较低的再生温度，在完成脱附周期后，一些高沸点化合物无法完全脱附，将会累积在活性炭床层之中，这会降低其吸附能力。除此之外，因为在安全性上存在一些问题，一般再生温度不应比120℃高。在面对三甲苯等沸点超出120℃的有机物时，不应该使用该技术来净化。（3）活性炭通常具有较强吸水能力，如果有着较高的废气湿度，则需要降低有机物净化效率。

（四）沸石转轮吸附浓缩催化氧化技术

该技术运用沸石大于表面积及温度条件不同时有着不同分子间作用力原理来设计。当温度较低的情况下，风量大的有机废气利用沸石转轮，挥发性有机物分子对其表面进行吸附，废气通过沸石转轮后能够直接排放。高温脱附区有许多挥发性有机物吸附的沸石转轮部分进入，通过沸石转轮脱附风量小、温度高废气之中挥发性有机物分子，以此构成浓度较高的废气，使其进入废气催化氧化系统之中，经过催化氧化分解成为水和二氧化碳，废气在净化后能够直接排放[3]。该技术适合应用在有机物浓度不超过1500mg/m3的废气治理中。沸石转轮装置具有超过90%的吸附效率，使其在风量大、浓度低的有机废气治理上有着明显优势，但是其对于废气组分有着比较高的要求。对于一些沸点较低的有机物很难起到良好效果，例如氯甲烷以及二氯甲烷等等，另外，对于长链挥发性的有机物也没有良好吸附效率。如果废气之中含有甲苯以及乙醇，沸石转轮会受到竞争吸附影响，难以获得良好乙醇吸附效果，并且沸石转轮需要进气温度处于40℃之下，例如沸石分子筛微孔内有苯乙烯等吸附，脱附的温度处于180℃～220℃，能够达到苯乙烯聚合反应条件，很容易形成大分子的聚合物，将沸石微孔堵塞住，吸附效率会受此影响，长时间下来沸石将会丧失吸附能力，而这样的损坏无法逆转[4]。

二、低浓度有机废气治理技术对比分析

（一）环保性能方面的对比分析

治理有机废气需要满足环保达标这一要求，在治理低浓度的有机废气时，需要根据其要求选择能够达到环境保护标准的治理技术，主要在净化效率、适宜治理风量、核心设备应用寿命、科学治理浓度等方面来综合考虑。上述已经提出了目前比较常见的治理低浓度有机废气的治理技术，对这四种技术的环境保护性能进行比较，如下表1所示。通过表中数据可知，在净化常规有机废气效率上，效果最好的是沸石转轮吸附技术，然后是蜂窝活性炭吸附技术，而光催化氧化以及低温等离子技术效果相差不多。对于沸点超过120℃的有机化合物，沸石转轮这一方具有非常明显的优势。

（二）运维费用方面的对比分析

在环境保护要求满足的基础上，重视将运维费用降低，低运維费用可将治理技术具备的经济性体现出来。运维费用可以根据入口浓度为500mg/m3、100mg/m3两种工况来核算，分别有下表2和表3所示。通过表2以及表3能够知道，常规有机废气入口浓度为100mg/m 3时，运维费用最高的是蜂窝活性炭吸附技术，然后是沸石转轮技术，接着是光催化氧化，最低的是低温等离子。当入口浓度增大，蜂窝活性炭技术以及沸石转轮吸附技术运维费用将会随之降低。因为光催化氧化技术以及低温等离子技术无法应用挥发性有机物化学能，其运维费用和入口浓度没有关联性[5]。

（三）技术安全方面对比分析

因为在治理挥发性有机物工程实践中低温等离子体技术容易造成燃烧爆炸事故，这会限制这一技术在治理挥发性有机物中的应用与推广。使用低温等离子等容易出现产生点火能的设备及工艺治理易燃易爆的挥发性有机物，或者是使用湿法除尘对金属涉爆粉尘进行治理的环保设施需要及时停用，同时将安全风险评估工作做好，避免再次发生相关的事故。环保设备稳定达到环境保护标准的需要其安全性及可靠性作为保证，当前对于四种治理技术的安全性能规定如下，沸石转轮技术是政府当前鼓励推荐的先进治理技术，低温等离子、光催化氧化技术为一些地方政府禁止应用的治理技术。

结束语

对于本文所分析的四种治理低浓度有机废气技术进行环保性能、安全性能等方面的分析，可知低温等离子技术以及光氧化催化技术无法满足治理低浓度有机废气的要求。对比分析沸石转轮吸附技术以及蜂窝活性炭吸附技术，可知，沸石转轮吸附技术要比蜂窝活性炭吸附技术有着更好地净化效率、更低运行费用以及更高安全性。当前治理有机废气要求越来越严格，实际治理中建议选择沸石转轮吸附浓缩催化氧化技术。

参考文献：

[1]刘相章.浅谈低浓度有机废气治理技术的选择[J].中国环保产业，2020（02）：45-49.

[2]盛祥.挥发性有机废气治理技术的现状与进展[J].环境与发展，2020，32（02）：75+77.

[3]张培宝.分析挥发性有机废气治理技术的研究现状及展望[J].皮革制作与环保科技，2020，1（06）：100-102.

[4]刘硕.挥发性有机废气治理技术的研究现状及进展[J].河南建材，2019（02）：39-40.

[5]杨振宇.有机废气治理技术及其进展分析[J].节能与环保，2019（08）：81-83.

2409500520261