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VOCs治理常用技術“痛點”（下）
時間：2022-08-05
亞德環(huán)保導讀：任何VOCs治理技術都有其最適使用范圍，VOCs治理并不是可一招打天下，任何技術關鍵是如何正視其優(yōu)缺點，并知道如何用好/規(guī)避它們。
光催化氧化法的技術“痛點”
現(xiàn)應用的光催化廢氣處理設備的技術是利用特種紫外線波段，在特種催化氧化劑的作用下，將氧氣催化生成負氧離子，再將廢氣分子氧化還原的一種特殊處理方式。
國內運用的光催化氧化的治污設備，通常采用雙波長紫外光管，采用二氧化鈦材料作為催化劑，制造其的環(huán)保公司對設備的除污參數(shù)，基本上都會提到這類設備的除污效率達到80% 以上。實際上現(xiàn)市場的光催化氧化法處理設備采用的紫外光管降解VOCs 受催化材料、粉塵、反應時間、濕度、廢氣濃度等影響甚大，同時如無可控技術，會生成中間副產物并加大了污染排放。存在巨大環(huán)保責任風險。
（1）光催化材料的影響
光催化氧化技術的微觀反應原理是：當催化劑被一定光強的光照射時，根據(jù)半導體電子結構的特點，催化劑中會發(fā)生電子躍遷，即電子（e -） 會從充滿的價帶躍遷到空的導帶，從而留下氧化性極強的帶正電的空穴（h +）。若采用市面上的二氧化鈦（建材）材料，而不是銳鈦礦型（光觸媒介）二氧化鈦光觸媒（性價比等同碳與鉆石），完全沒有催化光解功效。
（2）生成副產物
目前普遍研究認為光催化氧化法能夠將VOCs 完全降解生成無毒無害的CO2 和H2O等，但是在實際工程實踐中VOCs 的光催化氧化反應會生成酮、醛等中間產物，對環(huán)境造成二次污染。如下表所示實驗結果。
由上表可見，UV 光解產生很多中間副產物，成分更復雜，可揮發(fā)性、可遷移性、毒性更高。在企業(yè)工廠的實際應用中，一定風量的VOCs 的光催化氧化反應會生成酮、醛等中間產物與臭氧，這些產物可能成分更復雜、毒性更大，對環(huán)境造成二次污染。部分使用企業(yè)因對設備不甚了解，購買了毫無效果的設備也不清楚。
（3）反應時間的影響
在企業(yè)工廠的實際應用中，會不斷的排放VOCs，因此VOCs 在通過光催化氧化法處理設備的時間很短，從而導致了降解率偏低，達不到應有的標準。
由上面的實驗數(shù)據(jù)圖可見，短時間內（1 秒鐘左右時間），單獨紫外光設備對VOCs 降解率很低。在單獨UV 光解技術應用中，即使延長反應時間，對VOCs 的降解率也在10% 以內（正如國內某知名紫外線燈管廠所介紹的，沒有在反應區(qū)留滯三秒以上，基本沒有效果），不但滿足不了工業(yè)治污應用，還產生很多副產物污染氣體。
（4）相對濕度影響
從上圖的數(shù)據(jù)可以看到，隨著濕度增大，在濕度50% 時，降解率升到一個極點。但隨著濕度增大，降解率又開始下降。所以光催化氧化法不是越干燥越好，也不是濕度越高就越好。UV 光生成的臭氧，需要與部分水汽反應生成氫氧自由基或負氧離子增強介質的反應活性才可能增大與VOCs 的反應幾率。
總之，單獨的紫外光解技術的弊端是，受催化劑、濕度、灰塵顆粒物的影響，紫外燈大部份能量用于產生臭氧，短時間光解VOCs 做不到徹底，反而產生更復雜的中間副產物，造成二次污染，此外，如果采用市面上的二氧化鈦材料，不是銳鈦礦型二氧化鈦光觸媒，完全沒有催化光解功效。
因此，我們可以分析出，在企業(yè)工廠實際生產中，催化氧化法處理設備對VOCs 的降解率比較低，經光解排出的氣體中VOCs 會超出國家規(guī)定的標準，而且還會產生的臭氧，存在造成環(huán)境的二次污染的風險。
生物法的技術“痛點”
生物法原理：利用微生物對廢氣中的污染物進行消化代謝，實質上是一種氧化分解過程，它通過附著在介質上的活性微生物來吸收VOCs，將污染物轉化為無害的水、二氧化碳及其它無機鹽類。
適用范圍：以微生物可分解物質為主，污染物為微生物的食物來源，可以生物處理的污染物包括：碳氫氧組成的各類有機物、簡單有機硫化物、有機氮化物、硫化氫及氨氣等無機類。要求小氣量、低濃度、排氣連續(xù)、廢氣處理容氣大，雖處理過程比較環(huán)保, 但運維較為復雜。
（1）適用性
目前， 生物法僅限用于處理低濃度VOCs，不適合用于源源不斷地排放VOCs 的實際工況治理，如何將這些技術和方法用于高濃度VOCs 的治理有待于研究。此外，生物需要在一定的pH 緩沖液、適宜的溫度及一些鹽分如NH4NO3、K2HPO3 等營養(yǎng)元素才能生長。一旦改變pH、溫度或者鹽分，可能會導致微生物失水死亡。
（2）氣液混合
影響污染物去除率的關鍵過程是將污染物從氣相轉移到液相中，目前的大部分研究是對于易溶物和易降解污染物進行處理，在實際應用中將會受到一定的限制。開發(fā)出適合于難降解和疏水性污染物處理工藝就顯得尤為困難。
（3）堵塞問題
生物法所用填料的比表面積、孔隙率等直接影響反應器的生物量以及整個填充床的壓降及填充床是否易堵塞間題，污染物完成從氣相到液、固相傳質過程，在兩相中的分配系數(shù)是處理工藝可行性的決定因素。
（4）操作問題
難實現(xiàn)自動控制，以提高對各運行參數(shù)的控制能力，維護費用高和發(fā)生故障的次數(shù)多。菌種培育困難，難篩選出高效降解各種VOCs氣體的優(yōu)勢菌種；反應場地約束，反應裝置占地面積大、反應時間較長，設備交易形成擺設。
燃燒法的技術“痛點”
燃燒法主要分為蓄熱式燃燒技術（RTO）和催化燃燒技術（RCO）、TO、CO等。其原理是通過直接燃燒或者添加催化劑進行低溫燃燒，利用“燒”將有機廢氣徹底降解為水和二氧化碳。
燃燒法作為目前處理效率和效果相對理想的工藝，雖然它的價格相對昂貴且運行費用不低，但已被大部分專家和部分地市環(huán)境主管部門認可，甚至制定為主要治理工藝，但VOCs治理涉及行業(yè)眾多，市面上從數(shù)量上來講，或許不到1%的用戶有條件考慮焚燒工藝，此工藝投資大，運維成本高。
（1）非催化類燃燒
因蓄熱燃燒（RTO）方式的燃燒室內溫度一般不低于750度，特別是TO爐甚至高達1000度，因此，會產生燃料型氮氧化物。氮氧化物按生成機理的不同分為三類：熱力型、快速型和燃料型，其中燃料型占60%_95%。在生成燃料型NOx過程中，首先是含有氮的有機化合物或空氣中的氮氣經過熱裂解產生N，CN，HCN和等中間產物基團，然后再氧化成NOx。
因此，非催化燃燒所需的燃燒溫度較高，雖然高溫有利于VOCs 的去除，但同時會產生一些不良的后果：像直接燃燒法，燃燒溫度過高會導致煙氣中產生二次污染；對于蓄熱式熱力燃燒法，燃燒溫度過高容易導致切換閥門等精密部件損壞。
（二）催化類燃燒
在有機廢氣的催化燃燒（RCO）工藝中，若采用自來水作為水噴淋進行預處理，水中的氯離子及有機物質自帶的氯離子在催化燃燒室內（200~500度）極易生成二噁英。
而VOCs處理設備上均無高溫高溫裝置用于促使二噁英的分解，因此，氣體在燃燒過程中產生的二噁英將直接排放至到大氣。再者，又因催化劑的存在，所以對VOCs廢氣組成要求較高，當廢氣中含有粉塵、水蒸氣和S、Cl 等元素時容易導致催化劑堵塞、中毒、失活。
最后，任何VOCs處理技術都有其最適使用范圍，VOCs治理并不是可一招打天下，任何技術關鍵是如何正視其優(yōu)缺點，并知道如何用好/規(guī)避它們。
亞德環(huán)保在三廢（廢氣、廢液和固廢）管理、無害化和資源化方面擁有全面的技術儲備，以及豐富的項目業(yè)績和建設運營經驗。
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