對于VOCs的處理方式大致分為兩類:回收和銷毀。大部分較為成熟的治理方法都是采用兩類結(jié)合的方式,盡可能地減少VOCs污染。回收技術(shù)主要是將氣體通過吸附技術(shù)、冷凝技術(shù)、膜分離技術(shù)等物理方法處理VOCs,然后進行回收再利用;銷毀技術(shù)有光催化技術(shù)、熱力焚燒技術(shù)、生物技術(shù)、等離子破壞技術(shù)等。
1.吸附技術(shù)
吸附技術(shù)的基本原理是利用比表面積非常大的固體吸附劑(活性炭、活性炭纖維、沸石)的多孔結(jié)構(gòu)進行VOCs混合氣體的吸收與分離,以達到凈化空氣的目的。吸附法的關(guān)鍵在于吸附劑的選取、吸附設(shè)備、再生介質(zhì)以及后處理工藝,常見的吸附有固定床吸附、流動床吸附和濃縮輪轉(zhuǎn)吸附。
(1)固定床吸附
固定床吸附在吸附和脫附同一個層上進行,為了保證吸附連續(xù)進行,一般會有兩個或者兩個以上的吸附床交替使用。固定床吸附的一般工藝流程有兩種:一種是水蒸氣置換再生,多用于低濃度VOCs回收,當有機廢氣濃度高或者沸點高時,可以使用冷凝技術(shù)對廢氣進行預處理,將有機物部分回收同時降低濃度;另一種是真空解吸再生,在處理一些高濃度有機廢氣時,可以結(jié)合一些大孔徑硅膠對有機廢氣進行處理,該方法適用于一些高濃度有機廢氣的處理,其對操作的規(guī)范性嚴格導致了該工藝的使用成本較高。
(2)流動床吸附
流動床吸附主要是由分開的吸附單元和脫附單元組成。有機廢氣首先進入吸附單元,然后將達標廢氣進行排放;吸附了廢氣的吸附劑進入脫附單元進行脫附處理,然后將脫附的有機氣體進行冷凝回收,最后將吸附劑送回吸附單元。
(3)輪轉(zhuǎn)沸石吸附
輪轉(zhuǎn)沸石吸附在歐美、日本、臺灣地區(qū)得到了廣泛應用,并且技術(shù)較為成熟,近年來我國也開始引進。相對于固定床吸附技術(shù),輪轉(zhuǎn)沸石吸附技術(shù)更具有優(yōu)越性。其采用沸石作為吸附劑,用量少,高溫脫附利用率高,大大節(jié)約了成本。
輪轉(zhuǎn)沸石吸附工藝中,轉(zhuǎn)輪勻速緩慢旋轉(zhuǎn),廢氣進入轉(zhuǎn)輪后依次經(jīng)過轉(zhuǎn)輪的3個區(qū)域,依次是吸附區(qū)、再生區(qū)和降溫區(qū)。經(jīng)過沸石的氣體,達標后進行排放,攜帶有機廢氣的分子由吸附區(qū)進入再生區(qū),用高溫氣流對分子進行脫附。脫附后的分子由再生區(qū)經(jīng)過降溫區(qū),經(jīng)過降溫后重新進入吸附區(qū)。輪轉(zhuǎn)沸石工藝的設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊,占地面積小,排放廢氣達標率穩(wěn)定。
2.冷凝技術(shù)
冷凝技術(shù)是將VOCs通過冷凝介質(zhì)降至其沸點,根據(jù)其沸點的不同將其液化。常見的冷凝介質(zhì)有冷水、冷凍鹽水以及液氮。大部分揮發(fā)性有機物沸點都比較低,在使用冷凝介質(zhì)回收時,回收率是比較低的。想要提高回收率,就要使用溫度低的冷凝介質(zhì)或者高壓,但是由于受到平衡的限制,仍然無法得到理想的回收率,排放的氣體也很難達到標準,同時成本也會有大幅度的增加。所以,目前冷凝技術(shù)越來越多地作為一種輔助技術(shù)做其他技術(shù)的預處理,配合其他技術(shù)來達到想要的效果。
3.膜分離技術(shù)
膜分離技術(shù)是一種清潔的處理技術(shù),即在外力的作用下,使VOCs通過人造膜或者天然膜,然后達標排放,高濃度的VOCs氣體進入冷凝環(huán)節(jié)進行回收利用。該技術(shù)所用設(shè)備價格比較昂貴,但是設(shè)備損耗與氣體濃度沒有關(guān)系,而與空氣的流速有關(guān),所以該技術(shù)比較適用于低流速高濃度的廢氣產(chǎn)生工業(yè)。因為其獨有的環(huán)保無污染特性,所以膜分離技術(shù)是未來廢氣處理的一種發(fā)展趨勢,歐美、日本技術(shù)比較先進。相對于國外先進的膜分離技術(shù),我國的膜分離技術(shù)仍處于落后階段。
4.光催化技術(shù)
理論上,光催化技術(shù)通過紫外光或者其他特定波長的光,可以完全將VOCs氣體完全轉(zhuǎn)化為CO2和H2O。而在實際的生產(chǎn)中卻會產(chǎn)生很多中間產(chǎn)物,如醛、酮、酸、脂等。因此,光催化技術(shù)不能夠完全將VOCs氣體進行轉(zhuǎn)化,會對空氣造成二次污染,而且反應速率慢,效率低下,極大地限制了大規(guī)模工業(yè)應用。而且,由于光催化反應本身對催化劑的依賴性較強,所以催化劑存在容易失去活性的缺點。目前,許多企業(yè)正在嘗試采取電化學、臭氧和微波等耦合技術(shù)對生產(chǎn)工藝進行改進,希望改善生產(chǎn)效率,提高轉(zhuǎn)化率,減低二次污染,從而對低濃度的VOCs氣體進行處理。
印刷行業(yè)VOCs排放的特點是:企業(yè)的生產(chǎn)線多少不一,設(shè)備的占地面積大,生產(chǎn)線分散,VOCs的排放源就會分散。不同的油墨或溶劑產(chǎn)生的VOCs組分是不一樣的,所以VOCs治理要具有一定的針對性,同時就有了局限性。而且由于每一家印刷廠的建筑格局不一樣,在安裝廢氣治理設(shè)備時就要根據(jù)每家印刷廠的建筑風格設(shè)計新的安裝。