第五章?lián)]發(fā)性有機物污染控制第一節(jié)揮發(fā)性有機化合物來源及危害定義：揮發(fā)性有機化合物(volatileorganiccompounds，簡稱VOC）是除CO、CO2、H2CO3、金屬碳化物、金屬碳酸鹽和碳酸銨外，任何沸點介于50～260℃之間并參加大氣光化學反應的碳化合物(美國聯(lián)邦環(huán)保署EPA）。從環(huán)保意義上說，揮發(fā)和參加大氣光化學反應這兩點是十分重要的，不揮發(fā)或不參加大氣光化學反應就不構成危害。VOCs排放及來源危害環(huán)境危害：霧霾、光化學煙霧等大氣污染的元兇，溫室效應氣體。人體健康：刺激眼睛和呼吸道，傷害人的肝、腎、大腦和神經(jīng)系統(tǒng)。如果沒有足夠的通風設備使空氣流通，室內VOC空氣污染程度比室外嚴重10倍之多。VOCs控制技術一、以改進工藝技術、更換設備和防止泄露為主的源頭控制措施；二、以吸附、吸收及燃燒等排放控制技術為主的末端治理措施。第二節(jié)VOCs源頭控制工藝技術的改進和設備的更新是減少VOCs排放的最佳選擇VOCs替代：替換原材料，減少生產(chǎn)過程中引入的VOCs總量工藝改革：改變運行條件，減少VOCs的形成和揮發(fā)；更換設備，減少VOCs泄漏VOCs替代油漆、涂料和油墨中的醇、芳烴等溶劑，在生產(chǎn)與使用過程中汽化進入大氣中，形成VOCs污染。從油基到水基的轉變，顯著減少了VOCs排放工藝改革非揮發(fā)性溶劑工藝取代揮發(fā)性溶劑工藝，如流化床粉粉劑涂料和紫外平版印刷術減少石油及石化生產(chǎn)工藝過程中的原料和成品的各種耗損是減少VOCs排放的重要措施：改進、改善工藝設備，減少油品的揮發(fā)損失，回收利用放空氣體泄漏損耗及控制操作損耗：當VOCs溶液充入容器或從容器中導出時，由于溫度和氣壓的變化導致VOCs氣體溢出呼吸損耗－溫度變化使容器產(chǎn)生“吸進和呼出”而導致的有機物損耗。充入、呼吸和排空損耗可通過在容器出口附加的蒸氣保護閥（真空壓力閥）來控制。汽油的轉移損耗控制－階段1控制汽油：50余種碳氫化物（C3~C12）和其他痕量物質，C8H17，平均分子量113汽油的轉移損耗控制－階段2控制第三節(jié)VOCs控制方法和工藝燃燒法吸收（洗滌）法冷凝法吸附法生物法1.燃燒法（Combustion）適用于可燃或高溫分解的物質不能回收有用物質，但可回收熱量燃燒反應，如－燃燒時放出的熱量VOCs燃燒原理及動力學燃燒動力學單位時間VOCs減少

多數(shù)化學反應，遵循阿累尼烏斯方程

氧氣濃度遠高于VOCs濃度VOCs燃燒原理及動力學VOCsA,1/sE,kcal/molk,1/s538oC649oC760oC丙烯醛丙烯腈丙醇3.30E+102.13E+121.75E+0635.952.121.46.992580.019462.99528102.370.9614.83841.4720.3452.07氯丙烷苯1-丁烯氯苯環(huán)己胺1，2-二氯乙烷乙烷乙醇Ethylacrylate乙烯3.89E+077.43E+213.74E+141.34E+175.13E+124.82E+115.65E+145.37E+112.19E+121.37E+124.39E+115.20E+0529.195.958.276.647.645.663.648.146.050.844.714.70.560340.000110.077600.000310.764670.248510.004110.058690.880940.028040.3956258.863534.930.146.020.0926.847.510.482.1427.441.2511.18170.6427.2138.59183.058.41438.42109.1119.9335.97407.9924.64154.04404.29燃燒工藝——直接燃燒適用于可燃有害組分濃度較高或熱值較高的廢氣設備：燃燒爐、窯、鍋爐溫度1100oC左右火炬燃燒：產(chǎn)生大量有害氣體、煙塵和熱輻射，應盡量避免燃燒工藝－熱力燃燒適于低濃度廢氣的凈化溫度低，540～820oC必要條件：溫度、停留時間、湍流混合燃燒工藝－熱力燃燒燃燒工藝－催化燃燒燃燒工藝－催化燃燒裝置具有熱回收裝置的催化燃燒器燃燒工藝－催化燃燒優(yōu)點無火焰燃燒，安全性好溫度低：300～450oC，輔助燃料消耗少對可燃組分濃度和熱值限制少不同燃燒工藝比較2.吸收（洗滌）法（Absorption）溶劑吸收法：采用低揮發(fā)或不揮發(fā)性溶劑對VOCs進行吸收，再利用VOCs分子和吸收劑的物理性質差異進行分離吸收劑在吸收塔吸收VOCs吸收了VOCs的吸收劑通過熱交換進入汽提塔，在高于吸收溫度、低于吸收壓力時解吸吸收劑經(jīng)過溶劑冷凝器冷凝后進入吸收塔循環(huán)使用解吸VOCs氣體經(jīng)過冷凝器、氣液分離器后以純VOCs氣體形式回收利用適用于VOCs濃度較高、溫度較低和壓力較高的場合。吸收工藝——對吸收劑的要求對被去除的VOCs有較大的溶解性蒸氣壓低易解吸化學穩(wěn)定性和無毒無害性分子量低，吸收能力最大化3.冷凝法（Condensation）冷凝法：利用物質在不同溫度下的不同飽和蒸汽壓，采用降低溫度、提高壓力，使VOCs冷凝并與廢氣分離冷凝溫度處于露點和泡點溫度之間越接近泡點，凈化程度越高接觸冷凝：被冷凝氣體與冷卻介質直接接觸表面冷凝（間接冷卻）冷凝氣體與冷卻壁接觸適于廢氣體積分數(shù)10-2以上的有機蒸氣常作為其它方法的前處理4.吸附法（Adsorption）吸附工藝：利用多孔固體表面存在的未平衡的分子吸引力或化學鍵力，吸附混合氣體中的VOCs組分并與廢氣分離適用于處理中低濃度VOCs尾氣不飽和化合物吸附優(yōu)于飽和化合物，環(huán)狀化合物吸附優(yōu)于鏈狀化合物活性炭吸附優(yōu)于極性吸附劑（硅膠、氧化物）部分VOCs不易解吸（酸、酯、酮），不宜用活性炭吸附5.生物法（BiologicalOxidation）微生物以VOCs作為碳源和能源，將其分解為CO2和H2O懸浮生長系統(tǒng)：微生物及其營養(yǎng)物存在于液相，氣相中的VOCs轉移到液相，被微生物降解附著生長系統(tǒng)：微生物附著生長于固體介質表面，氣相中的VOCs被固體介質表面吸附，被微生物降解氣相主體中的VOCs在液相或固體表面的傳質過程和微生物生物降解過程的耦合微生物菌種的篩選、馴化和接種最先進的VOCs處理技術，設備簡單、運行費用低，適用于大風量、低濃度、難降解VOCs的處理生物法工藝比較專題1：大風量、低濃度VOCs凈化處理技術大風量、低濃度VOCs凈化處理吸附濃縮+催化氧化或蓄熱燃燒組合式VOCs處理工藝適用于解決此類VOCs凈化。越來越多的風量大、濃度低、組分復雜的VOCs凈化處理面臨一次性投資大，運行費用大的困境。隨著排放法規(guī)的進一步加嚴，任何單一技術路線難以使風量大、濃度低的VOCs實現(xiàn)達標排放。吸附濃縮+催化氧化VOCs處理工藝吸附床1電加熱器排空催化燃燒床新鮮空氣換熱器低濃度、大風量廢氣（室溫）吸附床2吸附床3除塵、脫水排空VOCs吸附濃縮+催化氧化或蓄熱燃燒系統(tǒng)吸附濃縮+催化氧化處理工藝吸附濃縮+蓄熱燃燒處理工藝吸附濃縮+催化氧化VOCs處理工藝吸附床一般使用蜂窩活性炭、蜂窩沸石分子篩作為吸附劑，在安全因素、連續(xù)運行、脫附后濃度波動性等方面，沸石分子篩更有優(yōu)勢；沸石分子篩轉輪可以實現(xiàn)吸附－脫附－濃縮三項連續(xù)變溫的吸、脫附程序，轉輪吸附濃縮成主流處理工藝；沸石分子篩轉輪吸附濃縮技術使低濃度、大風量有機廢氣濃縮為高濃度、小流量的濃縮氣體。沸石分子篩轉輪吸附濃縮技術沸石分子篩轉輪的密封系統(tǒng)分為處理區(qū)域和再生區(qū)域，吸附轉輪緩慢旋轉，以保證整個吸附為一個連續(xù)的過程。含揮發(fā)性有機化合物(VOCs)的廢氣通過轉輪的處理區(qū)域時，其中的廢氣成分被轉輪中的吸附劑所吸附，逐漸趨向飽和，處理廢氣被凈化而排空。在再生區(qū)域，高溫空氣穿過吸附飽和的轉輪，使轉輪中已吸附的廢氣被脫附并由高溫空氣帶走，從而恢復了轉輪的吸附能力，達到連續(xù)去除VOCs效果。沸石分子篩轉輪吸附濃縮技術高溫空氣（~220℃）來自于經(jīng)過換熱處理的新鮮空氣，熱源來自于催化燃燒室內產(chǎn)生的能量。脫附產(chǎn)生的濃縮廢氣進入催化床，進行催化氧化反應，有機成分被氧化成無毒無害的CO2和H2O無害排放，并放出熱量用于預熱脫附氣體。思考題簡述VOC的定義及危害從資源、環(huán)境角度分析VOCs污染預防與處理措施設計風量大、濃度低、組分復雜的VOCs