氣態污染物凈化揮發性有機廢氣凈化冷凝法和生物法（一）冷凝法1、原理：物質在不同的溫度和壓力下，具有不同的飽和蒸氣壓。2、特點：運行費用高，適于廢氣中VOCs體積分數10-2以上的有機蒸氣，回收效率80％～95％以上，常作為其它方法的前處理。三、冷凝法和生物法3、流程4、冷凝類型和設備1）接觸冷凝——被冷凝氣體與冷卻介質直接接觸例如：噴射塔、噴淋塔、填料塔、篩板塔2）表面冷凝（間接冷卻）——冷凝氣體與冷卻壁接觸例如：列管式、翅管空冷、淋灑式冷凝器等（二）生物法（BiologicalOxidation）優點:凈化效果好，設備、工藝流程簡單，操作穩定，無二次污染，能耗少，運行費用低。生物法與傳統方法凈化VOCs廢氣的費用比較方法投資費用(美元/106ft3)燃料和藥劑消耗(美元/ft3·min-1)能耗(美元/ft3·min-1)燃燒法13015≈0化學吸收法6081活性炭吸附法20——生物法8≈00.61、原理微生物將有機成分作為碳源和能源，并將其分解為CO2和H2O。載體生物膜液膜氣流主體有機物CO2生物法處理VOCS廢氣機理傳質和生物降解兩個過程微生物對部分VOCs的生物降解效果化合物生物降解效果甲苯，二甲苯，甲醇，乙醇，丁醇，四氫呋喃，甲醛，乙醛，丁酸，三甲胺非常好苯，苯乙烯，丙酮，乙酸乙脂，苯酚，二甲基硫，噻吩，甲基硫醇，二硫化碳，酰胺類，吡啶，乙腈，異腈類，氯酚好甲烷，戊烷，環己烷，乙醚，二惡烷，二氯甲烷較差1,1,1-三氯甲烷無乙炔，異丁烯酸甲脂，異腈酸脂，三氯乙烯，四氯乙烯不明2、工藝

懸浮生長系統：微生物及其營養物質存在于液相例如：生物洗滌塔附著生長系統：微生物附著生長于固體介質表面例如：生物過濾塔生物滴濾塔同時具有懸浮生長系統和附著生長系統特性（1）生物洗滌塔(懸浮生長系統）構成：吸收塔和再生池適合于處理水溶性好的VOCS，例如：乙醇、乙醚洗滌塔：多孔板式塔、鼓泡塔（2）生物過濾塔（附著生長系統）生物活性填料層土壤法和堆肥法土壤法中微生物生活的適宜條件是：溫度5~30℃，濕度50%~70%，pH值7~8。堆肥法以泥炭、堆肥、土壤、木屑等有機材料為濾料，經熟化后形成一種有利于氣體通過的堆肥層，更適宜于微生物生長繁殖，因而堆肥生物濾床中的生物量比土壤床多，污染物的去除負荷及凈化效率均比土壤床高，空床停留時間也較短生物過濾反應器的環境條件應適合微生物的生長填料及其濕度（４０％～６０％）；ＰＨ值（７～８）；營養物質；溫度等．參數

含義計算公式常用單位典型范圍空床停留時間廢氣在生物濾床中的相對停留時間V/Qs15~60空床氣速濾床無填料時氣體在濾層中的流速Q/Am/h50~200質量負荷單位濾床體積的污染物負荷QC1/Vg/(m3·h)10~160去除率污染物的去除程度(C1-C2)/C1%90~99（3）生物滴濾塔生物滴濾法與生物過濾法最大的區別－填料上方噴淋循環液提供微生物所需的除碳源以外的其他營養物質；調節微生物生長環境的pH值；保證微生物生存的濕度環境；帶走代謝產物通過水力沖刷保持生物膜的厚度，防止生物膜內厭氧。生物滴濾法因為可調節微生物營養的供給和生長環境的優勢成為目前的研究熱點，主要集中在不同目標污染物、高性能填料、高效降解菌和機理模型等方面。生物法工藝比較4、優點:凈化效果好，設備、工藝流程簡單，操作穩定，無二次污染，能耗少，運行費用低。生物法與傳統方法凈化VOCs廢氣的費用比較方法投資費用(美元/106ft3)燃料和藥劑消耗(美元/ft3·min-1)能耗(美元/ft3·min-1)燃燒法13015≈0化學吸收法6081活性炭吸附法20——生物法8≈00.6氣態污染物凈化揮發性有機廢氣凈化燃燒法和催化燃燒法概述

1、概念（VolatileOrganicCompounds,簡稱VOCs)

常溫下飽和蒸氣壓大于約70Pa，常壓下沸點小于

260oC的液體或固體有機化合物。炭原子數小于12的大多數有機物都是VOCs。

2、產生原因石油、煤炭、天然氣等的開采、加工、貯運過程中，部分有機物料進入空氣煤、石油、石油制品、天然氣、木材燃燒時的不完全燃燒產物進入空氣作為溶劑的有機物使用時揮發到空氣中的，油漆、噴漆中的溶劑揮發有機農藥、消毒劑、防腐劑加工與使用時，使部分有機物進入空氣各種合成材料、有機黏合劑及其他有機制品遇到高溫時氧化與裂解，產生部分低分子有機污染物進入空氣淀粉、脂肪、蛋白質、纖維素、糖類等氧化與分解時產生部分有機物進入空氣石油開采與加工、煉焦與煉焦油加工、煤礦、木材干餾，天然氣開采與利用化工生產，包括石油化工、染料、涂料、醫藥、農藥、炸藥、有機合成、試劑、洗滌劑、黏合劑等生產工廠各種內燃機燃煤、煤油、燃氣鍋爐與工業爐油漆、涂料噴涂作業，使用含有機黏合劑的作業各種有機物的燃燒與加熱裝置、運輸裝置及貯存裝置食品、油脂、皮革、毛的加工部門糞便池、沼氣池、發酵池及垃圾處理站分類VOCs烷烴類乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、環己烷烯烴類乙烯、丙烯、丁烯、丁二烯、異戊二烯、環戊烯芳香烴及其衍生物苯、甲苯、二甲苯、乙苯、異丙苯、苯乙烯、苯酚醛和酮類甲醛、乙醛、丙酮、丁酮、甲基丙酮、乙基丙酮脂肪烴丙烯酸甲脂、鄰苯二甲酸二丁脂、醋酸乙烯醇甲醇、乙醇、異戊二醇、丁醇、戊醇乙二醇衍生物甲基溶纖劑、乙基溶纖劑、丁基溶纖劑、甲氧基丙醇酸和酸酐乙酸、丙酸、丁酸、乙二酸、鄰苯二甲酸酐胺和酰胺苯胺、二甲基甲酰胺VOCS排放總量中：80％來源于溶劑使用、運輸和VOCS儲存過程。5.VOCs的危害（1）大多數有毒，部分有致癌性；（2）大氣中的氮氧化物、VOCs與氧化劑發生光化學反應，生成光化學煙霧。（3）鹵烴類VOCs可破壞臭氧層。有機污染物癥狀影響苯、甲苯、乙苯、環己酮失眠、煩躁、癡呆、沒精神神經障礙丙酮運動障礙、四肢末端感覺異常末梢神經障礙甲醛、200＃溶劑、甲苯、二甲苯腹瀉、便秘、惡心消化器官障礙丁醇、丙酮、烴類出汗異常、手足發冷、易疲勞自律神經障礙氯苯、200＃溶劑皮炎、哮喘、自身免疫病變免疫系統障礙200＃溶劑、醋酸丁酯、醋酸乙酯、甲醛、丙酮結膜發炎視覺障礙醋酸丁酯、200＃溶劑喉痛、口干、咳嗽呼吸道障礙蒸氣壓及蒸發VOCs污染預防VOCs污染控制方法和工藝VOCs污染預防VOCs控制技術1、防止泄漏為主的預防性措施替換原材料改變運行條件更換設備等2、末端治理為主的控制性措施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一、燃燒法及催化燃燒法（Combustion）

1、VOCs燃燒轉化原理及燃燒動力學

1）特點：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。

2）燃燒反應，如

Q——反應時放出的熱量，KJ。燃燒熱：每摩爾燃料燃燒時放出的熱量，KJ/mol。3）燃燒動力學單位時間VOCs減少量式中：r——燃燒速率；

k’——燃燒動力學速率常數；

CVOCs——VOCs的濃度；

CO2——O2的濃度；

n——反應級數。由于氧氣濃度遠高于VOCs濃度其中：k——化學反應動力學常數，可由阿累尼烏茲方程求取。（10-1）（表10-8）例：試計算燃燒溫度分別為538、649和760oC時，去除廢氣中99.9%的苯所需的時間。解：假設燃燒反應為一級，即n=l，對式（10-1）積分，得

當T=5380C時，由表10-8，得k=0.00011/s，代入上式，得

同理可求得T=649、7600C時所需的燃燒時間分別為49s、0.2s。4）燃燒與爆炸燃燒極限濃度范圍＝爆炸極限濃度范圍混合氣體的爆炸極限范圍2、燃燒工藝1）直接燃燒——可燃有害組分當作燃料

特點：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

燃燒產物：CO2和H2O。

燃燒溫度：1100oC左右2）熱力燃燒（ThermalCombustion)

特點：適于低濃度可燃有機廢氣的凈化。

燃燒溫度：較低，540～820oC。

燃燒裝置：普通燃燒爐、熱力燃燒爐。

燃燒產物：CO2和H2O。燃燒過程：輔助燃料燃燒，廢氣與高溫燃氣混合，氧化。必要條件：溫度、停留時間、湍流混合。3）催化燃燒（CatalyticCombustion）特點：加入催化劑（Pt，Pd)，燃燒溫度降低（300～450oC），輔助燃料消耗少，對可燃組分濃度和熱值限制較小。催化劑品種活性組分含量2000h-1下90%轉化溫度/℃最高適使用溫度/℃Pt-Al2O3Pb-Al2O3Pb-Ni、Cr絲或網Pd-蜂窩陶瓷Mn、Cu-Al2O3Mn、Cu、Cr-Al2O3Mn-Cu、Co-Al2O3Mn-Fe-Al2O3稀土催化劑錳礦石顆粒0.1~0.50.1~0.50.1~0.50.1~0.55~105~105~105~105~105~1025~355~105~1025~35

250~300250~300250~300250~300350~400350~400350~400350~400350~400350~400300~350350~400350~400300~350

650650650650650650650650650700500650700500具有熱回收裝置的催化燃燒器催化燃燒裝置催化燃燒特點:進入催化燃燒裝置的氣體首先要經過預處理。進入催化床層的氣體溫度必須要達到所用催化劑的起燃溫度，催化反應才能進行。氣體的預熱方式可以采用電加熱也可以采用煙道氣加熱，目前應用較多的為電加熱。催化燃燒反應放出大量的反應熱，因此燃燒尾氣溫度很高，對這部分熱量必須回收。某親水涂層鋁箔生產混合有機溶劑的廢氣催化燃燒的工藝流程4）燃燒工藝比較氣態污染物凈化揮發性有機廢氣凈化吸收法和吸附法

選取原則：對VOCs溶解度大，選擇性強，蒸氣壓低，易解吸，無毒及化學穩定性好等。1）、吸收劑1.吸收法吸收原理：采用低揮發或不揮發溶劑對VOCs進行吸收，然后利用VOCs與吸收劑物理性質的差異二者分離。二、吸收法和吸附法2）、吸收工藝主要設計指標：

液氣比塔徑塔高

2.吸附法（Adsorption）

1）工藝流程有機廢氣預處理水蒸氣吸附床Ⅰ吸附床Ⅱ排空冷凝器分離器冷凝液有機溶劑水

2）、有機蒸氣的吸附材料活性炭、硅膠、分子篩等，活性炭吸附VOCs的性能最佳。

3）、有機溶劑的蒸發量F——有機溶劑敞露面積，m2

；M——分子量。

其中：Lgpv=-0.05223A/T+BT——有機溶劑的溫度，k；A、B——常數。

式中：G——有機溶劑蒸發量，g/h;v——車間內風速，m/s；

pv——有機溶劑在室溫時飽和蒸氣壓，mmHg；（1）馬扎克公式：有害物質敞露存放時散發量

（2）由相對揮發度近似計算相對揮發度：乙醚的蒸發量與某溶劑在相同條件下蒸發量的比值。即

4）、吸附容量的確定

（1）單組分吸附等溫線

4種VOCs的吸附等溫線(T=303K)吸附等溫線均屬于I型，符合微孔填充的特征;吸附質分子量越大，平衡吸附量越大.

活性炭對4種VOCs吸附量大小排序：甲苯＞乙酸乙酯＞苯＞丙酮

1、Langmuir等溫式2、Freundlich等溫式將以上各方程線性化，分別有：Langmuir方程擬合Freundlich方程擬合2種等溫吸附方程式線性擬合系數比較VOCs種類R2(Langmuir方程)R2(Freundlich方程)苯0.99930.9821甲苯0.99790.967丙酮0.99990.973乙酸乙酯0.99910.97924種有機物的單組分Langmuir方程及常數有機物qm/mg.g-1Ka/pa-1吸附等溫方程苯2780.0337甲苯3230.0785丙酮2380.0118乙酸乙酯2860.0563設沸點較低者為A，較高的物質為B。多組分吸附：過程：開始階段：各組分均等吸附于活性炭上；之后：揮發性強的物質被弱的物質取代。多組分吸附時吸附容量如何確定?

甲苯-苯二元吸附穿透曲線（甲苯4100mg.m-3

，苯4100mg.m-3

）

甲苯-苯二元吸附穿透曲線（甲苯1100mg.m-3

，苯6400mg.m-3

）吸附過程可分為3個結段：開始階段，置換階段，平衡階段

；置換階段：高沸點組分（強吸附質）置換低沸點組分（弱吸附質）；甲苯－苯二元體系：苯為弱吸附質，甲苯為強吸附質。甲苯－苯二元吸附

甲苯-乙酸乙酯二元吸附穿透曲線（甲苯3300mg.m-3

，乙酸乙酯1300mg.m-3）吸附過程可分為3個階斷段：開始階段，置換階段，平衡階段

；置換階段：高沸點組分（強吸附質）置換低沸點組分（弱吸附質）；乙酸乙酯為弱吸附質，甲苯為強吸附質。甲苯－乙酸乙酯二元吸附

甲苯-乙酸乙酯二元吸附穿透曲線（甲苯5500mg.m-3

，乙酸乙酯2700mg.m-3

）

甲苯-丙酮二元吸附穿透曲線（甲苯2500mg.m-3

，苯5300mg.m-3）

甲苯-丙酮二元吸附穿透曲線（甲苯4200mg.m-3

，丙酮4600mg.m-3）吸附過程可分為3個階段：開始階段，置換階段，平衡階段

；置換階段：高沸點組分（強吸附質）置換低沸點組分（弱吸附質）；丙酮為弱吸附質，甲苯為強吸附質。甲苯－丙酮二元吸附

苯-乙酸乙酯二元吸附穿透曲線（苯2300mg.m-3

，乙酸乙酯3500mg.m-3）

苯-乙酸乙酯二元吸附穿透曲線（苯5900mg.m-3

，乙酸乙酯2700mg.m-3）由于苯沸點（80.1℃）與乙酸乙酯的沸點（77.06℃）相近，吸附過程沒有顯著的置換現象。乙酸乙酯為弱吸附質，苯為強吸附質。苯－乙酸乙酯二元吸附

苯-丙酮二