环境工程中有机废气处理技术探析.pdf

环境污染与治理-97-环境工程中有机废气处理技术探析赵 玲（邢台市宁晋生态环境综合执法大队，河北 邢台 540000）摘要：本文立足环境工程，重点对有机废气处理技术进行了研究和分析，首先简单介绍了有机废气，分析了有机废气的来源，并对有机废气产生的危害进行了探讨。然后介绍了环境工程中有机废气的单一处理技术，分析了不同技术的优势与缺陷，并对环境工程中组合式有机废气处理技术的应用进行了讨论和分析。最后，重点加强了对新型有机废气处理技术应用的研究与分析，希望能够为相关研究提供一定参考。关键词：环境工程；有机废气；处理技术中图分类号：TS5 文献标志码：A DOI：10.20025/ki.CN10-1679.2023-19-32Discussion on Treatment Technology of Organic Waste Gas in Environmental EngineeringZhao Ling(Xingtai Ningjin Ecological Environment Comprehensive Law Enforcement Brigade,Xingtai 540000,China)Abstract:Based on environmental engineering,this paper focuses on the research and analysis of organic waste gas treatment technology.Firstly,it briefl y introduces what is organic waste gas,analyzes the source of organic waste gas,and discusses the harm of organic waste gas.Then it introduces the single treatment technology of organic waste gas in environmental engineering,analyzes its advantages and disadvantages,and discusses and analyzes the application of combined organic waste gas treatment technology in environmental engineering.Finally,it focuses on strengthening the application research and analysis of new organic waste gas treatment technology,hoping to provide some reference for related research.Key words:environmental engineering;organic waste gas;processing technic引言2021年8月，生态环境部印发了关于加快解决当前挥发性有机物治理突出问题的通知，强调进一步强化挥发性有机物治理力度，做好细颗粒物和臭氧协同控制。“十四五”规划也提出：不断提升环境治理效果，基本消除重污染天气。在污染物排放指标方面，将SO2和NOx换成了VOCs和NOx，由此表明，我国针对有机废气的处理正在朝着精细化和深度治理方向不断发展。在这一背景下，我们有必要加强对环境工程中有机废气处理技术应用的探索和分析，从而更好地提升有机废气的治理效果，满足“十四五”规划对改善大气及自然生态环境的要求。1有机废气介绍及来源分析有机废气不是指某种特定的气体，而是指一类有机化合物，这些有机化合物类型包括烃类、卤代类、烯烃类等，在室温条件下，上述大部分有机化合物通常以蒸气的形式存在于大气中。挥发性有机物（VOCs）通过排放，产生大量的有机废气，有机废气的来源有两大源头。1.1人为源头人为源头即人类在开展生产活动时产生的有机废气，这种源头具有一定的可控性1。有机废气人为源头又可以进一步分为固定源头与移动源头，前者包括工业、民用锅炉生产、露天秸秆及垃圾焚烧等，均是有机废气来源的重要固定源头；此外，一些炼油、石化以及涂装产业在生产时的一些有机化学品、油品等也是有机废气的重要源头。移动源头主要包括在公路运输、铁路运输、航空运输方面，各种车辆、飞机设备运行所产生的有机废气。1.2自然源头自然源头包括农田有机肥发酵等，阔叶林、针叶林等也会排出一定的有机废气，属于不可控因素。2有机废气造成的危害有机废气包括多种气体，不同气体产生的危害也有一定差异性。例如在PM2.5气体中，约有70%的成分是有机物，其中大部分是由VOCs通过光化学烟雾转化而成，能够对人体气管、肺部造成严重损伤。当前，臭氧也是典型的大气污染物成分，而臭氧的生成，同样需要大量有机废气，所以有机废气本身也会对大气造成严重破坏，引起严重的温室效应。很多有机废气本身也具有一定的毒性，并伴有明显的恶臭气味，所以当空气 作者简介：赵玲（1983-)，女，本科，工程师，研究方向：环境工程、环境保护。环境污染与治理-98-中有机废气的浓度较高时，即使个体短暂停留，也会产生很多不良反应，如头疼、头晕、恶心、呕吐等。尤其是甲苯、苯乙烯等有机废气，即使在空气中的浓度较低，依然会散发明显的臭味。上述有机废气还会对人体神经系统、血液系统等造成损伤，具有一定的毒性与致癌性2。此外，存在于空气中的有机废气，在户外阳光紫外线的照射下，还会产生光化学烟雾，生成二次有机气体溶胶，同样会对人体健康带来严重危害。3环境工程中有机废气单一处理技术在环境工程中，针对有机废气的处理，包含了很多单一的处理技术。这些技术应用较为广泛且成熟，在有机废气处理中发挥着重要价值。并且不同的传统有机废气处理技术，适用条件也有所差异，同时也有着各自的优缺点，具体如表1所示。从表1可知，单一的有机废气处理技术虽然在有机废气处理方面也能起到良好效果，但由于技术应用方式单一，所以实际适用条件具有一定限制，同时还会受到单一技术应用缺陷的影响，不利于有机废气处理效果持续提升。表1单一有机废气处理技术对比分析技术内容处理适用条件优点缺陷吸附法适 用 于 浓 度 较高，且不与吸附剂发生反应的有机废气处理更加安全，废气净化效率高前期需要大量投资，处理过程产生的冷凝液容易污染周围环境催化氧化法适用于浓度与废气流量经常变化的有机废气处理温度低，处理效率高对废气成分有着严格要求，如果废气中存在砷、磷等物质，容易造成催化剂中毒生物降解法适用于浓度较低的有机废气前 期 投 资 成 本低，自 然、生态、环保有机废气处理时间长，占用处理空间较大冷凝技术适用于小风量、高浓度有机废气的处理处理流程简单，回收率高前期处理设备投资成本较高，运维成本高，还存在尾气污染问题低温等离子体净化技术适用于低浓度有机废气以及伴有恶臭气味有机废气的净化处理应用操作简单，可以在室温下应用，气体净化效率高容易产生臭氧、氮氧化物，造成二次污染，产生的副产物还会增加等离子的能耗光催化技术适用于低浓度、有臭味的有机废气的净化处理操作简单，净化处理成本低，安全无毒光 源 利 用 率 低下，净化处理效率低当前，伴随着社会经济的发展进步，人们对自身健康越来越关注，对大气环境保护的重视程度也在不断提升。在我国工业产业飞速发展的同时，有机废气排放变得更加复杂，包含的有机废气种类在不断增加，增加了有机废气的处理难度，有机废气危害日益凸显。面对上述情况，在我国环境工程中，有机废气排放标准要求也越来越严格，并细化了相关标准的内容。例如2020年7月1日，挥发性有机物无组织排放控制标准正式实施，针对有机废气处理排放提出了更高要求。为了满足上述要求，在环境工程中，我们不能满足单一有机废气处理技术的应用，需要将多种有机废气处理技术组合在一起，做到优势互补，从而进一步提升有机废气的处理效果。以下是对环境工程中组合式有机废气处理技术的分析。4环境工程中组合式有机废气处理技术4.1吸附技术+催化氧化技术在应用该项组合式有机废气处理技术时，主要采用活性炭作为吸附剂，完成对有机废气的吸附。随后，需要启动脱附系统，在催化氧化炉中，对有机废气进行氧化处理，最终达到净化废气的目的3。该组合有机废气处理技术，充分利用了吸附技术与催化氧化技术的优势，在大风量、高浓度废气处理中应用较为广泛。同时还应注意，在应用这种组合技术时，需要做好有机废气预处理工作，从而进一步提升活性炭吸附与催化剂的催化效果。这种组合有机废气处理技术的应用，显著提升了有机废气净化效率，可以获得更好的有机废气处理综合效益。4.2冷凝技术+吸附技术在应用该项组合式有机废气处理技术时，需要对高浓度有机废气进行冷凝处理，使其从气体状态转为液体状态。针对剩余部分低浓度且无法进行冷凝的有机废气，则可以通过活性炭吸附进行净化处理。通过上文叙述可知，冷凝技术适合小风量、高浓度有机废气处理，但不适合大风量、低浓度有机废气处理。通过将其与吸附技术组合，可以实现优势互补，从而进一步提升有机废气的处理效率。除此之外，有机废气经过冷凝处理后，本身存在的一些杂质也会被去除，防止粉尘颗粒杂质对活性炭微孔结构造成破坏，进一步提升吸附效率。有机废气经过冷凝处理后，温度更低，可以预防因废气高温引起的活性炭自燃事故，因此这种组合式有机废气处理技术不仅可以提升有机废气的处理效果，还能更好地保证有机废气处理的安全性和稳定性。4.3冷凝技术+催化氧化技术在应用该项组合式有机废气处理技术时，需要先对有机废气进行冷凝处理，剩余的气体进行催化氧化反应，以此实现对有机废气的净化。在有机废气中，会存在一定的水蒸气，水蒸气冷凝后与有机废气中的小粒径结合，形成液滴沉降，剩余的气体经过催化氧化处理，从而确保有机废气净化能够达到排放标准。这种组合式有机废气处理技术可以有效降低废气温度，非常适合处理一些闪点比较低的有机废气，避免发生爆炸安全事故，进一步保障了有机废气处理的安全性和稳定性。4.4低温等离子体技术+光催化技术在应用该项组合有机废气净化技术时，需要在等离子体反应器内填充TiO2催化剂，通过等离子体技术将有机废气物质电离成小分子，然后再通过TiO2催化剂的帮助，将其氧化分解成无机小分子，以达到净化分离废气的目的4。上述两种技术的组合，可以彼此产生积极的影响。比如催化剂的存在，能够进一步改善等离子体放电的性质，有效提升电离效果；而等离子体通过放电，则会对催化剂组成、比表面积及催化结构起到改善提升作用，进一步提升TiO2催化剂的催化活性，以此进一步环境污染与治理-99-提升有机废气净化的效率与效果。该组合技术适用于大风量、低浓度的有机废气处理，可以有效降低运行成本，减少二次污染。4.5吸附技术+光催化技术该项组合技术的应用，主要是在活性炭的表面加载一层光催化剂，同时发挥出吸附及光催化的作用。两种技术的组合应用，彼此可以带来积极的影响。比如利用活性炭表面丰富的微孔结构，可以成功将有机废气富集到光催化剂表面，提高光催化的效率；同时活性炭本身也能够吸附没有反应完全的中间产物，避免造成二次污染。应用光催化技术，可以优化整体的有机废气净化空间结构，减少有机废气设备空间，有效降低有机废气的净化成本。5环境工程中有机废气处理新技术应用分析以VOCG有机废气一体化治理技术为例5.1工艺原理VOCG有机废气一体化治理技术的工艺原理并不复杂，在实际应用设计时，主要利用了高效率吸附以及低能耗催化氧化两个基本原理。前者是指吸脱附浓缩催化氧化法，该方法在实际应用时，采用了“沸石转轮吸脱附浓缩+催化氧化”工艺。这种工艺可以在低温条件下，将大风量、低浓度的有机废气通过沸石转轮吸附净化，然后再进行脱附，转化为小风量、高浓度有机废气；最后，将经过处理的废气输送至后端催化氧化系统中，对有机废气进行集中氧化处理。不仅如此，在实际催化氧化过程中，产生的热量还可以通过换热系统应用于沸石转轮脱附过程，以此实现能源的充分回收利用，在净化有机废气的同时，体现良好的节能降耗作用及价值。5.2工艺流程VOCG有机废气一体化治理技术工艺流程如图1所示。废气在引入后，先经过过滤器进行初步过滤，目的是去除有机废气中的黏性物质、粉尘等杂质。然后沸石转轮升温吸附，完成初步净化，在达到饱和后，换热器将会提升沸石转轮的温度，使其将净化后的气体脱附出来，形成小风量、高浓度的有机废气5。随后，通过脱附风机，将有机废气引进催化氧化系统进行净化处理，并释放出大量热量，辅助氧化系统进行燃烧净化处理。最后，净化后的高温气体通过独立换热器完成热量交换，为沸石转轮提供大量的热量，用于下一个脱附周期预加热废气，从而实现热量的重复利用。在提升有机废气净化效果的同时，降低整个净化系统的运行成本。净化气体排出净化后的高温气体催化氧化系统净化废气入口沸石转轮吸附脱附风机脱附过滤器换热器图1VOCG有机废气一体化治理技术工艺流程5.3催化剂的应用从图1可知，在催化氧化系统净化有机废气的过程中，需要采用大量的催化剂。VOCG有机废气一体化治理技术在催化剂应用方面，采用了堇青石蜂窝陶瓷作为载体，负载复合型过渡金属作为催化剂的活性组分。这种催化剂燃点较低，稳定性较强，且使用寿命长、成本低，因此非常适合高沸点，含硫含氯有机废气的净化处理。在催化剂的作用下，可以在催化氧化系统中发生气固相间的催化反应，降低有机废气氧化反应的活化能，使有机废气在中低温条件下实现无二次污染的催化氧化，最后将有机废气转化为CO2与H2O排出。5.4技术应用优势5.4.1 行业适用范围非常广无论是石化行业，还是汽车行业，亦或是喷涂、医药、化工等行业，均非常适合VOCG有机废气一体化治理技术的应用，可以对其中的混合有机废气起到良好的净化作用。5.4.2 适合应用于各种复杂工况VOCG有机废气一体化治理技术，可以适用于风量梯度大、浓度多变、有机废气成分复杂等复杂的净化工况，且能够起到良好的净化效果。5.4.3 技术应用设备布局合理在应用VOCG有机废气一体化治理技术时，采用的设备布局非常合理。比如通过外置换热系统，可以有效避免净化设备内部温度过高，更好地保证净化生产安全。5.4.4 运行成本低VOCG有机废气一体化治理技术采用了优质的催化剂，反应温度低，起燃后无需供热，且能够实现热量的重复利用，实际成本更低。5.4.5 净化处理效率高有机废气的净化处理效率非常高，最终排出的均是无毒无害的水蒸气、二氧化碳，不会产生二次污染。6结语总之，在环境工程中，做好有机废气的净化处理非常重要。加强对有机废气的认识，了解有机废气的来源与危害，并认识到单一有机废气处理技术的优势与缺陷，做好组合式有机废气处理技术的应用，加强对新型有机废气处理技术的应用和探索，对提升有机废气处理技术水平，推动环境工程建设发展有着非常重要的意义。参考文献：1陆永明，朱杰，杨旭军.挥发性有机废气生物处理技术研究进展J.山西化工，2023，43（6）：31-32.2纪金盏.环境工程中有机废气处理技术运用J.皮革制作与环保科技，2023，4（10）：12-14.3黄桂凤，周沛婕，李国平.喷漆废气中漆雾处理及有机废气净化技术探究J.皮革制作与环保科技，2023，4（5）：147-149.4刘书言.化工行业有机废气治理新技术探讨J.中国石油和化工标准与质量，2022，42（24）：169-171.5李国平，黄桂凤，许杭俊.化工企业有机废气治理技术研究J.化纤与纺织技术，2022，51（3）：77-79.