大气污染控制工程-10VOC污染控制.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,大气污染控制工程,-,第十章 挥发性有机物污染控制,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,大气污染控制工程,-,第十章 挥发性有机物污染控制 第一节 蒸气压及蒸发,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,大气污染控制工程,-,第十章 挥发性有机物污染控制 第二节,VOCs,污染预防,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,大气污染控制工程,-,第十章 挥发性有机物污染控制 第三节 燃烧法控制,VOCs,污染,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,大气污染控制工程,-,第十章 挥发性有机物污染控制 第四节 吸收法控制,VOCs,污染,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,大气污染控制工程,-,第十章 挥发性有机物污染控制 第五节 冷凝法控制,VOCs,污染,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,大气污染控制工程,-,第十章 挥发性有机物污染控制 第六节 吸附法控制,VOCs,污染,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,大气污染控制工程,-,第十章 挥发性有机物污染控制 第七节 生物法控制,VOCs,污染,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第十章 挥发性有机物污染控制,挥发性有机物,(VOCs),来源,工 厂,交通工具,喷 漆,装 修,主要内容,蒸气压及蒸发,VOCs,污染控制方法和工艺,VOCs,污染预防,第一节 蒸气压与蒸发,挥发,蒸气压,是判断是否属于,VOCs,的主要,依据,一、蒸气压,温度,越高，,蒸气压,越大,1,、蒸汽压的作用,2,、蒸汽压与温度的关系,空气中,VOCs,的含量低，可视为,理想气体,一、蒸气压,3,、拉乌尔定律,例,估算在,10,，当水和乙醇的混合液在密闭容器中同空气达到平衡时，,气相,中水和乙醇的摩尔分数。已知,混合液,中水和乙醇的摩尔分数分别为,62%,和,38%,。,解：查表,10-1,得到水和乙醇在,10,时的蒸气压分别为,9.21mmHg,和,23.6mmHg,，分别代入公式，得,一、蒸气压,3,、拉乌尔定律,一、蒸气压,4,、安托万方程,例,1atm,、,35,的废气中含,5000*10,-6,的甲苯，如果对其冷凝分离，要求甲苯去除效率为,99%,，需将废气冷却到多少度？,二、挥发,1,、不同蒸汽压,VOCs,在标准大气压下的行为,主要内容,蒸气压及蒸发,VOCs,污染控制方法和工艺,VOCs,污染预防,第二节,VOCs,污染预防,避免排放的预防性措施,VOCs,控制技术分为两大类,末端治理为主的控制性措施,替换原材料,改变工艺,控制泄漏,第二节,VOCs,污染预防,VOCs,控制技术分为两大类,一、,VOCs,替代,二、工艺改革,非,挥发性溶剂工艺取代挥发性溶剂工艺，如,流化床粉剂涂料,和,紫外平版印刷术,石油及石化生产过程：回收利用放空气体（烃类）,三、泄漏损耗及控制,1,、充入、呼吸和排空损耗,引起的,VOCs,排放量,呼吸损耗,呼吸损耗,温度变化使容器产生“吸进和呼出”而导致的有机物损耗,白天呼出，夜晚吸进,可通过在容器出口附加,蒸气保护阀,来控制,三、泄漏损耗及控制,1,、充入、呼吸和排空损耗,2,、转移损耗控制方法,浮顶罐,，用于密封的浮顶盖浮在液面上，液面以上没有空隙。液体注入或流出时顶盖随之上下浮动，避免充入、排出损耗。但这种密封方式仍然会有密封损失,三、泄漏损耗及控制,主要内容,蒸气压及蒸发,VOCs,污染控制方法和工艺,VOCs,污染预防,第三节 燃烧法控制,VOCs,污染,燃烧法特点,燃烧动力学及燃烧极限,燃烧工艺,一、燃烧法特点,适用于,可燃或高温分解,的物质,不能回收,有用物质,，但可回收,热量,燃烧反应，如,二、燃烧动力学及燃烧极限,单位时间,VOCs,减少量,1,、燃烧动力学,例 试计算燃烧温度分别为,538,、,649,和,760,o,C,时，去除废气中,99.9%,的苯所需的时间。,解：假设燃烧反应为一级，即,n=1,，反应速率方程可写为：,当,T=538,时，查表,10-8,，得,k,=0.00011/s,，这样有：,同理可得,T=649,、,760,时所需燃烧时间分别为,49s,、,0.2s,二、燃烧动力学及燃烧极限,1,、燃烧动力学,例,废气中甲苯含量为,1000*10,-6,，在绝热的焚烧炉内停留时间为,0.5s,。欲使甲苯去除效率达到,99.9%,，计算所需的燃烧温度。（设燃烧反应为一级反应）,解：,VOCs,的燃烧反应速率：,燃烧极限浓度范围,爆炸极限浓度范围,2,、燃烧与爆炸,多种可燃气体与空气混合，爆炸极限范围计算,二、燃烧动力学及燃烧极限,三、燃烧工艺,适用于可燃有害组分,浓度,较高或,热值,较高的废气,1,、直接燃烧（,燃料,）,温度,1100,左右,设备,：燃烧炉、窑、锅炉,火炬燃烧：,产生有害气体、烟尘和热辐射，应尽量避免,适于,低浓度,废气的净化,2,、热力燃烧（,助燃气体、燃烧对象,）,温度,低，,540,820,必要条件,：,3T,三、燃烧工艺,废气燃烧净化所需温度、时间,s,2,、热力燃烧（,助燃气体、燃烧对象,）,三、燃烧工艺,3,、催化燃烧（,催化剂,）,优点,无火焰燃烧，安全性好,温度低,：300450，辅助燃料消耗少,对可燃组分浓度和热值限制少,需注意的问题,预处理，除去粉尘、液滴、有害组分,预热，达到催化剂起燃温度,释放热量须回收,三、燃烧工艺,实际装置,示意图,4,、燃烧工艺比较,三、燃烧工艺,第五节 冷凝法控制,VOCs,污染,特 点,降温使,VOCs,冷凝,适于废气体积分数,10,-2,以上的有机蒸气,常作为其它方法的前处理,主要内容,冷凝原理,冷凝类型和设备,冷凝计算,一、冷凝原理,冷凝温度,处于露点和泡点温度之间,越接近,泡点,，净化程度越高,1,、相平衡常数,2,、露点温度,3,、泡点温度,二、冷凝计算,压力,P,，,温度,t,，,进料中,i,组分的摩尔分率,z,i,，计算液化率,f,、,冷凝后气液组成,y,i,、,x,i,液化率,物料平衡,i,组分物料平衡,又气液平衡,代入，则有,又,联立求得,f,、,y,i,、,x,i,冷凝热,三、冷凝类型和设备,被冷凝气体与冷却介质,直接,接触,1,、接触冷凝,喷射塔、喷淋塔、填料塔、筛板塔,2,、表面冷凝,(,间接冷却,),冷凝气体与冷却壁接触,列管式、翅管空冷、淋洒式、螺旋板,第七节 生物法控制,VOCs,污染,基本原理,反应装置类别及比较,微生物类别,影响净化效果的因素,生物法处理废气实例,微生物将有机成分作为碳源和能源，并将其分解为,CO,2,和,H,2,O,一、基本原理,具体过程：,废气中污染物由气膜扩散到液膜,溶解于液膜中的污染物扩散到生物膜，被微生物捕获并吸收,微生物将污染物转化为,CO,2,和,H,2,O,CO,2,从生物膜脱附并反扩散至气相主体，,H,2,O,保留在生物膜内,二、微生物类别,主要是异养菌,用于处理,VOCs,的微生物菌属,微生物种类,目标污染物,举例,假单胞菌属,小分子烃,乙烷,诺卡氏菌属,小分子芳香族化合物,二甲苯,黄杆菌属,氯代化合物,氯甲烷,放线菌,芳香族化合物,甲苯,真菌,聚合高分子,聚乙烯,氧化硫硫杆菌,有机硫化物,硫醇,按微生物的存在形式：,三、反应装置类别及比较,悬浮生长,附着生长,按液相是否连续流动：,连续相,非连续相,1,、生物洗涤塔,三、反应装置类别及比较,2,、生物滴滤塔,三、反应装置类别及比较,3,、生物过滤塔,三、反应装置类别及比较,4,、装置性能比较,三、反应装置类别及比较,四、影响净化效果的因素,1,、填料,最佳的微生物生长环境,较大的比表面积,一定的结构强度,持水能力强,空隙率高,体密度较低,2,、温度,微生物种类,温度范围,/,假单胞菌,2535,环状弧菌,3035,硫杆菌,2530,放线菌,2030,四、影响净化效果的因素,3,、,pH,微生物种类,pH,范围,最适,pH,假单胞菌,6.57.5,7.0,环状弧菌,7.08.0,7.5,硫杆菌,5.57.5,7.0,放线菌,7.08.0,7.0,四、影响净化效果的因素,4,、溶解氧,好氧微生物,5,、填料湿度,太低，微生物失活，填料破裂使气流短路,太高，压降增高，停留时间降低，供氧不足,4060%,，生物滤膜性能较稳定,四、影响净化效果的因素,五、生物法处理废气实例,1,、总图,填料：,泥炭,微生物：,活性污泥,对象：,H,2,S,、甲硫醇,湿度：,50%,2,、污染物浓度的影响,H,2,S,：,10200mg/m,3,甲硫醇,：,10100mg/m,3,五、生物法处理废气实例,3,、流量的影响,Q,：,0.21m,3,/h,五、生物法处理废气实例,4,、填料高度的影响,H,：,0.35m/,段,五、生物法处理废气实例,本章思考题及作业：,作业,10.2,（,p429,）,作业,10.7,（,p430,）,