版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請(qǐng)進(jìn)行舉報(bào)或認(rèn)領(lǐng)
文檔簡(jiǎn)介
1、生物法處理揮發(fā)性有機(jī)物(vocs)的研究1揮發(fā)性有機(jī)污染物(vocs)概述飛速發(fā)展的近代工業(yè)給人類帶來便利的同時(shí),也在人類生活中留下了隱患。隨著科技的發(fā)展和人們環(huán)保意識(shí)的提高,石油化工、制藥、印刷、油漆噴涂,制鞋等行業(yè)中所使用和排放的揮發(fā)性有機(jī)污染物所帶來的危害已逐漸引起人們的重視。1.1. vocs的定義及來源空氣中的三種有機(jī)污染物(多環(huán)芳烴、揮發(fā)性有機(jī)污染物、和醛類化合物)中,揮發(fā)性有機(jī)污染物是對(duì)空氣質(zhì)量影響較為嚴(yán)重的一種。揮發(fā)性有機(jī)污染物,通常用vocs(votatile organil compounds)表示,是指在常溫下飽和蒸汽壓大于70pa,常壓下沸點(diǎn)小于260的液體或固體有機(jī)化
2、合物1。揮發(fā)性有機(jī)污染物有時(shí)也用總揮發(fā)性有機(jī)污染物(tvoc)來表示。世界衛(wèi)生組織(who,1989)對(duì)總揮發(fā)性有機(jī)化合物(tvoc)的定義是:熔點(diǎn)低于室溫,沸點(diǎn)范圍在50260之間的揮發(fā)性有機(jī)污染物的總稱。vocs主要有:烴類、鹵代烴、氧烴和氮烴,根據(jù)其結(jié)構(gòu)可分8類,見表1.12,3: 表1.1 常見污染物分類類別常 見 污 染 物脂肪類碳?xì)浠衔锓枷泐愄細(xì)浠衔锫然細(xì)浠衔锿?、醛、醇、多元醇類醚、酚、環(huán)氧類化合物酯、酸類化合物胺、腈類化合物丁烷,正己烷苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯二氯甲烷、三氯甲烷、三氯乙烷、二氯乙烯、三氯乙烯、四氯乙烯、四氯化碳丙酮、丁酮、環(huán)己酮、甲基異丁基酮、甲醛、乙醛、
3、甲醇、異丙醇、異丁醇乙醚、甲酚、苯酚、環(huán)氧乙烷、環(huán)氧丙烷醋酸乙酯,醋酸丁酯、乙酸二甲基甲酰胺、丙烯腈煤、石油、天然氣是有機(jī)化合物的三大主要來源,因而工業(yè)上所產(chǎn)生的vocs大多與煤、石油、天然氣有關(guān)。其大致來源如下4: 1) 木柴燃燒2) 石油化工等企業(yè)的排放3) 溶劑的應(yīng)用4) vocs的貯存和運(yùn)輸5) 交通運(yùn)輸(汽車尾氣)6) 煤、石油、天然氣的開采與利用7) 食品、皮革、油脂的加工部門8) 糞便池,沼氣池,發(fā)酵池及垃圾處理站vocs存在于各種有機(jī)溶劑中,如油漆,含水涂料,粘合劑,化妝品,洗滌劑等。據(jù)1997年美國(guó)vocs主要排放源和排放量的調(diào)查統(tǒng)計(jì),33.74%的vocs來自于溶劑的使用3
4、,6 。此外,建筑材料(如人造板,塑料板),室內(nèi)裝飾材料(如壁紙),纖維材料(如地毯,化纖窗簾)以及煙葉的不完全燃燒也會(huì)產(chǎn)生vocs。1.2 vocs的性質(zhì),危害 vocs具有較強(qiáng)的揮發(fā)性,在常溫下可以蒸汽的形式存在于空氣中,它的毒性、刺激性、致癌性和特殊的氣味會(huì)對(duì)皮膚和黏膜產(chǎn)生影響,對(duì)人體產(chǎn)生急性毒性損害。某些vocs還具有基因毒性。此外,大氣中的氮氧化合物,vocs,氧化劑在陽光的照射下生成光化學(xué)煙霧,可刺激人眼和呼吸系統(tǒng),危害生物體健康7,8,9。2 處理vocs的技術(shù)現(xiàn)狀由于vocs排放分散,在空氣中濃度低,處理過程較為復(fù)雜。常規(guī)方法有冷凝法,吸收法,吸附法,燃燒法,膜分離法,生物法等
5、。生物法在美國(guó)、西歐、日本等國(guó)家已得到廣泛的應(yīng)用。2.1 冷凝法處理vocs冷凝法的操作較為簡(jiǎn)單,不僅可以去除有害廢氣,而且可以回收利用。冷凝的原理是利用vocs在不同的溫度和壓力下具有不同的飽和蒸汽壓,降低系統(tǒng)溫度或提高系統(tǒng)壓力即可以使處于蒸汽狀態(tài)下的vocs從氣相中分離出來。因?yàn)椴煌廴疚锏娘柡驼羝麎翰煌?,利用冷凝的方法可以分離不同的污染物。為了提純vocs,還可以使用多級(jí)冷凝串聯(lián)。冷凝法適合高濃度和高沸點(diǎn)的vocs回收,不適合處理中等和高揮發(fā)性有機(jī)物。冷凝設(shè)備可分為接觸冷凝器和表面冷凝器兩種。接觸冷凝是指將被冷凝的氣體與冷卻劑(通常為水)直接接觸而使氣體中的vocs冷凝析出。表面冷凝,也
6、稱為間接冷卻,廢氣與冷凝液之間被冷卻壁隔開,從而廢氣被間接冷凝析出,并可被直接回收利用。2.2 吸收法處理vocs吸收法又稱洗滌法,是采用低揮發(fā)或不揮發(fā)溶劑吸收vocs,然后利用vocs與吸收劑的物理性質(zhì)差異將二者分離的凈化方法。有機(jī)廢氣與吸收劑接觸后被吸收,而后在高于吸收溫度或低于吸收壓力的條件下解吸,這樣,被解吸的vocs氣體和吸附劑便可以重復(fù)利用。吸收法適合高濃度、低溫和壓力較高vocs廢氣凈化。吸收劑選取原則如下4,10:1) 對(duì)被去處的vocs具有選擇性且溶解度較大2) 吸收劑的蒸汽壓低,不會(huì)污染被回收的vocs3) 吸收劑的化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定,且無毒無害4) 吸收劑分子量盡量低,以使吸收
7、能力最大化5) 吸收劑要保證被吸收的vocs在較高溫或較低壓力易被分離出來常用的吸收劑有:水、柴油、機(jī)油、氫氧化鉀、氯化氫、硫酸、次氯酸鈉等。2.3 吸附法處理vocs吸附法是采用吸附劑吸附空氣中的vocs。其原理是吸附劑有較大的表面積,對(duì)廢氣中所含的vocs發(fā)生物理吸附,過程可逆;當(dāng)吸附達(dá)到飽和后,再用熱空氣或水蒸氣脫吸,再生的活性炭循環(huán)使用。吸附操作已廣泛應(yīng)用于石油化工等部門。吸附劑通常為活性炭。活性炭對(duì)vocs的混合蒸汽的吸附是有差別的,一般來講,化合物的被吸附特性與其相對(duì)揮發(fā)性近似呈負(fù)相關(guān)。含vocs的氣體與活性炭接觸后,利用活性炭表面多孔的特性,把混合氣體中vocs組分吸附在活性炭表
8、面。活性炭使用于較稀的vocs,即5000 mgm-3 ,如濃度5000 mgm-3 則需在吸附前稀釋。也有部分vocs不能被活性炭去處,如丙烯酸、丙烯酸丁脂、丁酸、丁二胺、二乙酸三胺等11,12,13。2.4 燃燒法處理vocs燃燒法是氧化有機(jī)物最為劇烈的方法,原理是用過量的空氣使vocs燃燒,或在高溫下分解有害物質(zhì),燃燒放出大量的熱可以回收利用,此法可用于化工、噴漆、絕緣材料等行業(yè)所放出的有機(jī)廢氣。燃燒法主要有直接燃燒法、熱力燃燒法、催化燃燒法、蓄熱式燃燒法以及蓄熱式催化氧化法。2.4.1直接氧化燃燒法 直接氧化燃燒法主要用于高濃度vocs凈化,燃燒溫度一般在1100左右。但是由于直接燃燒
9、法不僅造成了能源浪費(fèi),還污染了環(huán)境,目前已很少使用。2.4.2 熱力燃燒法一般用于處理廢氣中vocs濃度較低的氣體,通過添加燃料使氣體燃燒,熱力燃燒溫度大約為540820。熱力燃燒所消耗的燃料主要用于使有害氣體升高到反應(yīng)溫度,有害氣體中的可燃組分的熱值越高,濃度越高,氣體的初始濃度越高,則消耗的燃料越少。2.4.3催化燃燒法催化燃燒法是在處理廢氣時(shí)使用合適的催化劑,使廢氣中的有機(jī)物可在較低溫度下分解。催化燃燒法適用于凈化油漆、化工廠廢氣以及惡臭氣體,但不能處理含有機(jī)氯和有機(jī)硫的化合物,某些沸點(diǎn)高、相對(duì)分子質(zhì)量大的有機(jī)物同樣不適合用燃燒法來處理。相對(duì)于其他種類的燃燒法,該法的優(yōu)點(diǎn)是催化燃燒為無火
10、焰燃燒,安全性能好,要求燃燒溫度低,輔助燃燒費(fèi)用低,對(duì)可燃組分濃度和熱值限制較少,二次污染物較少等優(yōu)點(diǎn)14,15。2.4.4蓄熱式燃燒法和蓄熱式催化氧化法二者采用了熱量回收系統(tǒng),利用vocs燃燒后的熱量來對(duì)未處理的廢氣進(jìn)行預(yù)熱。相對(duì)于其他燃燒工藝,蓄熱式燃燒法和蓄熱式催化氧化法有較高的熱回收效率,一般可達(dá)到85%以上。2.5 膜分離法處理vocs膜分離法的原理是:利用有機(jī)蒸氣與空氣透過膜的能力不同,使二者分開。其過程有兩步,第一,壓縮和冷凝有機(jī)廢氣,第二步,進(jìn)行膜蒸氣分離。膜分離法適用與較濃的廢氣。該法適用于回收丙酮、四氫呋喃、甲醇、甲苯等,回收率在97%以上。該法正迅速發(fā)展成為石油化工、制藥
11、、食品加工等行業(yè)回收vocs的有效方法16。2.6 生物法處理vocs微生物能將有機(jī)物氧化成二氧化碳和水等物質(zhì),但此過程很難在氣相中進(jìn)行,因而凈化有機(jī)廢氣的過程大多是在液相中完成的。生物法的凈化原理為以生物膜為有效吸附表面,以活菌體為生物反應(yīng)活化中心的的吸附生物化學(xué)反應(yīng)過程5,17。微生物對(duì)廢氣的凈化過程主要分為傳質(zhì)和生物降解兩部分。這兩個(gè)過程的速率是凈化vocs的直接影響因素。表2.1列出了部分vocs的降解效果1,18:表2.1 部分vocs的生物降解效果化 合 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、乙酸乙酯、苯酚、二甲基硫、噻
12、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(huán)己烷、乙醚、二惡烷、二氯甲烷較差1,1,1-三氯甲烷無乙炔、異丁烯酸甲酯、異腈酸酯、三氯乙烯、四氯乙烯不明生物法處理vocs可分為生物過濾法、生物滴濾法、生物洗滌法等。2.6.1生物過濾法處理vocs生物過濾法是研究最早而且相對(duì)成熟的技術(shù)。其原理為:廢氣先通過增濕塔增濕,然后從反應(yīng)器下部進(jìn)入,通過附著在填料上的微生物而將有機(jī)廢氣降解??刹捎蒙镞^濾法的的有機(jī)污染物有:苯、甲苯、乙苯、甲醇、乙醇、丁醇、乙酸丁脂、甲酸、甲烷、乙烷等6,19,20。其工藝流程圖如圖2.1所示:vocs廢氣增濕塔凈化氣體過濾床圖2.1 生物過濾法
13、處理vocs工藝流程圖微生物的活性決定了反應(yīng)器的性能,因而,反應(yīng)器的環(huán)境應(yīng)適合微生物的生長(zhǎng),如應(yīng)保證60%的填料顆粒直徑大于4 mm,保持溫度在20-40,ph在6-9的范圍內(nèi)。相比于其他工藝,生物濾池具有以下優(yōu)點(diǎn):工藝設(shè)施簡(jiǎn)單、能耗小、處理費(fèi)用低、效果好等。2.6.2生物滴濾法處理vocs生物滴濾是在生物滴濾床上方噴淋循環(huán)液,其工藝流程如圖2.2所示:水注水槽噴淋液凈化后氣體廢氣ph調(diào)節(jié)劑廢液圖2.2生物滴濾法處理vocs工藝流程圖與生物過濾法相比,生物滴濾法有如下優(yōu)勢(shì):避免產(chǎn)生生物過濾反應(yīng)器中的填料壓實(shí)、短流以及填料降解等缺陷,營(yíng)養(yǎng)物和緩沖溶液可以方便的通過回流液投加等。生物滴濾法的填料主
14、要有粗碎石、塑料蜂窩狀填料,塑料波紋板填料、陶瓷等。2.6.3生物洗滌法處理vocs其工藝流程圖如圖2.3所示:圖2.3 生物洗滌法處理vocs工藝流程圖生物洗滌法可以通過增大氣液接觸面積,如鼓泡法中加填料,一提高處理氣量;或在吸收液中加某些不影響微生物生命代謝活動(dòng)的溶劑,一利于氣體吸收,達(dá)到起初某些不溶于水的有機(jī)物的目的.但由于生物洗滌法的循環(huán)洗滌液需采用活性悟泥法來再生,所以,在通常情況下,循環(huán)洗滌液樞要是水,因此,該方法只適用于水溶性較好vocs, 如乙醇,乙醚等,而對(duì)于難溶的vocs,該方法則不適用。生物法處理有機(jī)廢氣的工藝性能比較如下表所示。從表1.5中可知,不同成分、濃度、氣量的v
15、ocs各有其適用的凈化系統(tǒng),根據(jù)不同vocs的性質(zhì)和條件,選擇不同的處理技術(shù)1,4,21。表1.5 生物法處理有機(jī)廢氣的工藝性能比較工藝適用條件運(yùn)行特性缺點(diǎn)生物洗滌法氣量小、濃度高、易溶且生物代謝速率較低的vocs系統(tǒng)壓降較大,菌種易隨液相流失;對(duì)較難溶的氣體可采用鼓泡塔、多孔板式塔;傳質(zhì)表面積低;需大量提供氧才能維持高降解率;需處理剩余污泥;投資和運(yùn)行費(fèi)用高;生物過濾法氣量大、低濃度的vocs處理能力大,操作方便,工藝簡(jiǎn)單,能耗少,運(yùn)行費(fèi)用低,具有較強(qiáng)的緩沖能力;菌種繁殖代謝快,不會(huì)隨流動(dòng)相流失;反應(yīng)條件不易控制;進(jìn)氣濃度發(fā)生變化適應(yīng)慢;占地面積大;生物滴濾法氣量大、濃度低、有機(jī)負(fù)荷高、降解
16、過程中產(chǎn)酸或產(chǎn)能較大的vocs 處理能力大,不易堵塞,適用壽命長(zhǎng);菌種易隨流動(dòng)相流失;傳質(zhì)表面積低;需處理剩余污泥;運(yùn)行費(fèi)用高;3 結(jié)語針對(duì)工業(yè)上氣量大、濃度低,且污染物大都無回收價(jià)值的vocs而言,生物法有著不可比擬的優(yōu)越性。根據(jù)席勁英和胡洪營(yíng)的研究,生物過濾塔工藝在處理惡臭氣體和揮發(fā)性有機(jī)污染物方面具有很大的應(yīng)用潛力和優(yōu)勢(shì).它工藝簡(jiǎn)單,操作方便,運(yùn)行穩(wěn)定,處理效果好,無二次污染,費(fèi)用低,能耗少,是實(shí)施可持續(xù)發(fā)展的一項(xiàng)有利技術(shù)措施。在席勁英和胡洪營(yíng)的研究中表明,高負(fù)荷條件下活性炭生物過濾塔的平均甲苯去處率為為86%21。 參考文獻(xiàn)1馬廣大.大氣污染控制工程m.北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社,200
17、3,11.2汪鳳誕.生物滴濾法凈化含二甲苯有機(jī)廢氣的試驗(yàn)研究m.2002.3郝吉明,馬廣大.大氣污染控制工程(第二版)m.高等教育出版社,2002,8.4李國(guó)文,胡洪營(yíng),郝吉明等.生物過濾塔甲苯降解性能研究j.環(huán)境科學(xué),2001,22(2):31-35.5孫佩石,黃丘,黃若華.揮發(fā)性有機(jī)廢氣生物凈化過程中生物膜的作用研究j.貴州環(huán)保科技,2001,4.6吳丹.生物過濾法處理vocs廢氣和nh3混合廢氣的性能研究m.2007.7席勁英,胡洪營(yíng).不同填料生物過濾塔處理甲苯氣體性能的比較研究m.2005.8楊柳燕,肖林.環(huán)境微生物技術(shù)m.科學(xué)出版社,2003,8.9 chou m s.tre肖亦1,
18、鐘飛2,潘獻(xiàn)曉3atment of 1,3-butadiene in an air stream by a biotricking filter and a biofilter,air waste manay.assoc,1998,48(8):711-720.10徐峰,鐘秦.生物滴濾塔凈化甲苯廢氣的研究j.南京理工大學(xué)學(xué)報(bào),2004,28(3):299一302.11田森林,和寧平.有機(jī)廢氣治理技術(shù)及其新進(jìn)展j.環(huán)境科學(xué)動(dòng)態(tài),2000.1:23-28.12anne r,pedersen a r,arvin e.toluene removal in a biofilm reactor waste gas treatment .wat.sci.tech.
溫馨提示
- 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請(qǐng)下載最新的WinRAR軟件解壓。
- 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請(qǐng)聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
- 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會(huì)有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
- 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
- 5. 人人文庫(kù)網(wǎng)僅提供信息存儲(chǔ)空間,僅對(duì)用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對(duì)用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對(duì)任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
- 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請(qǐng)與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
- 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時(shí)也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對(duì)自己和他人造成任何形式的傷害或損失。
最新文檔
- 《方正形象秀稿》課件
- 二零二五年度二零二五年度環(huán)保節(jié)能技術(shù)研發(fā)合同4篇
- 二零二五年度新能源車輛買賣合同4篇
- 2025版煤矸石綜合利用工程承包合同4篇
- 二零二五年畜牧產(chǎn)品品牌推廣與營(yíng)銷服務(wù)合同3篇
- 2025版留學(xué)傭金代理傭金管理合同范本4篇
- 2025年高需求綠色環(huán)保保護(hù)贈(zèng)款合同
- 2025年超額展會(huì)保險(xiǎn)合同
- 二零二五年度養(yǎng)殖廢棄物資源化利用合作協(xié)議4篇
- 2025年度鋁合金裝飾線條設(shè)計(jì)與定制服務(wù)合同4篇
- 特種設(shè)備行業(yè)團(tuán)隊(duì)建設(shè)工作方案
- 眼內(nèi)炎患者護(hù)理查房課件
- 肯德基經(jīng)營(yíng)策略分析報(bào)告總結(jié)
- 買賣合同簽訂和履行風(fēng)險(xiǎn)控制
- 中央空調(diào)現(xiàn)場(chǎng)施工技術(shù)總結(jié)(附圖)
- 水質(zhì)-濁度的測(cè)定原始記錄
- 數(shù)字美的智慧工業(yè)白皮書-2023.09
- -安規(guī)知識(shí)培訓(xùn)
- 2021-2022學(xué)年四川省成都市武侯區(qū)部編版四年級(jí)上冊(cè)期末考試語文試卷(解析版)
- 污水處理廠設(shè)備安裝施工方案
- 噪聲監(jiān)測(cè)記錄表
評(píng)論
0/150
提交評(píng)論