揮發(fā)性有機污染物-大氣污染控制工程

大氣污染控制工程

——揮發(fā)性有機污染物控制

第四組

CONTENTS目錄10.1定義與排放源10.2蒸汽壓與蒸發(fā)10.3VOCs污染預防10.4燃燒法控制VOCs污染10.5吸收（洗滌）法控制VOCs10.6冷凝法控制VOCs污染10.7吸附法控制VOCs污染10.8生物法控制VOCs污染10.1定義與排放源——定義

世界衛(wèi)生組織（WHO，1989）沸點在50—260℃之間的揮發(fā)性有機化合物美國國家環(huán)境保護局除CO、CO2、H2CO3、金屬碳化物、金屬碳酸鹽和碳酸銨外，任何參加大氣光化學反應的碳化合物歐盟除甲烷外，能和氮氧化合物在陽光照射作用下發(fā)生反應的任何人為源和自然源排放的有機化合物澳大利亞國家污染物清單在25℃條件下蒸汽壓大于0.27KPa的所有有機物二甲苯(Xylene)甲醛

(Formaldehyde)苯乙烯(Styrene)甲苯（Toluene）正己烷[n-hexane]對-二氯苯(para-dichlorobenzene)乙苯(Ethylbenzene)乙醛(Acetaldehyde)10.1定義與排放源——種類毒性&刺激性致癌性環(huán)境問題丙酮,脂肪烴(C6-C12),含氯溶劑,醋酸丁酯,二氯苯,4-苯己烯,萜烯（松香油）,臭氧苯,甲苯，1,3-丁二烯,甲醛影響大氣的氧化性、二次氣溶膠的形成10.1定義與排放源——危害12室外：主要來自燃料燃燒和交通運輸產(chǎn)生的工業(yè)廢氣、汽車尾氣、光化學污染等室內(nèi)：主要來自燃煤和天然氣等燃燒產(chǎn)物、吸煙、采暖和烹調(diào)等的煙霧，建筑和裝飾材料、家具、家用電器、清潔劑和人體本身的排放等按空間分類10.1定義與排放源——排放源10.1定義與排放源——排放源含VOC的產(chǎn)品

10.2蒸氣壓與蒸發(fā)一、蒸氣壓蒸氣壓是判斷有機物是否屬于揮發(fā)性有機物的主要依據(jù)，（>70pa）液或固態(tài)物質(zhì)蒸氣壓的大小與溫度有關(guān)溫度越高，蒸氣壓越大二、揮發(fā)與溶解

10.2蒸氣壓與蒸發(fā)通常，大部分有機物置于與大氣相通的容器內(nèi)，容易發(fā)生汽化，進入大氣環(huán)境，引起污染。而部分有機物如（如乙烷、丙烷、丁烷）在室溫時蒸氣壓大于大氣壓，會劇烈沸騰，因此此類物質(zhì)必須加壓密閉保存。預防性措施控制性措施VOCs污染控制技術(shù)可分為兩類：以替代產(chǎn)品、改進工藝、更換設(shè)備和防止泄漏為主以末端治理為主

10.3VOCs污染預防VOCs控制技術(shù)

10.3VOCs污染預防一、VOCs替代

采用無毒或低毒原材料代替或部分代替有機溶劑，做到不排或少排有害的VOCS

10.3VOCs污染預防二、工藝改革減少涉及VOCS產(chǎn)品的使用，例如，在涂料和裝潢工藝中，非揮發(fā)性溶劑工藝逐漸取代揮發(fā)性溶劑工藝，如流化床粉劑涂料和紫外平版印刷術(shù)

10.3VOCs污染預防三、蒸發(fā)散逸控制

石油行業(yè)和化工行業(yè)容易發(fā)生油品或溶劑的蒸發(fā)散逸損耗，是VOCs的重要排放源

1.充入和排空損耗當VOCs溶液在充入容器或從容器中導出時，由于溫度和氣壓的變化，VOCs氣體逸出，稱為操作損耗。當液體進入容器時，液面上升，容器上的蒸汽空間（頂空）減少，蒸汽通過頂部排氣筒排除；當從容器中抽取液體時，液面下降，空氣通過排氣筒進入容器頂空。容器無開口時，改變液面會在充入時間引起加壓或在排空時引起真空。

10.3VOCs污染預防圖10-4充入和排空損耗示意圖2.汽油的轉(zhuǎn)移和呼吸損耗——汽油作為主要能源形式之一，會排出大量的VOCs氣體，同時汽油是復雜的化合物，含有大約50余種碳氫化物和其他痕量物質(zhì)。其揮發(fā)量和溫服、摩爾質(zhì)量、蒸汽壓有關(guān)。汽油已揮發(fā)部分所占的百分比/%

10.3VOCs污染預防3.靜態(tài)呼吸損耗靜態(tài)是指容器內(nèi)油品或溶劑在沒有裝卸作業(yè)靜止貯存的情況。由于溫度的變化使容器產(chǎn)生“吸進和呼出”而導致的有機物損耗稱為呼吸損耗。通常白天呼出，晚上吸進?？赏ㄟ^在容器出口附加的蒸氣保護閥來控制

10.3VOCs污染預防

4.相應控制技術(shù)和措施

10.3VOCs污染預防【1】固定頂罐

【2】浮頂罐技術(shù)

【3】蒸汽回收系統(tǒng)

【4】加油站油氣回收

安徽某浮頂罐項目4.相應控制技術(shù)和措施——浮頂罐技術(shù)（代表性）浮頂罐，用于儲存大量的高揮發(fā)性的液體。用于密封的浮頂蓋浮在液面上，液面以上沒有空隙。液體注入或流出時頂蓋隨之上下浮動，避免上面所講述的呼吸損耗。但是這種密封方式（一般采用有彈性的橡膠薄蓋，類似于汽車上的雨刷）并不是完美的，仍然會有密封損失，但比固定頂罐減少油品損失80%，已廣泛普及。

10.3VOCs污染預防VOCs控制方法和工藝05生物法04030201吸附法冷凝法洗滌法燃燒法1.燃燒法（Combustion）只適用于可燃或高溫分解的物質(zhì)廣泛應用于化工、噴漆、絕緣材料等行業(yè)排出的有機廢氣可以用來消除惡臭不能回收有用物質(zhì)，但可回收熱量

10.4燃燒法控制VOCs污染燃燒工藝※直接燃燒適用對象：適用于可燃有害組分濃度較高或熱值較高的廢氣設(shè)備：燃燒爐、窯、鍋爐，溫度：1100oC左右產(chǎn)生大量有害氣體、煙塵和熱輻射，應盡量避免!10.4燃燒法控制VOCs污染燃燒工藝10.4燃燒法控制VOCs污染

※熱力燃燒（ThermalCombustion)

適用對象：低濃度廢氣的凈化；必要條件：溫度、停留時間、湍流混合溫度540至820oC，HC、CO、臭味、黑煙（碳粒和可燃粒）去除率>90%

燃燒工藝※催化燃燒（CatalyticCombustion）10.4燃燒法控制VOCs污染

無火焰燃燒，安全性好溫度低300～450oC輔助燃料消耗少，對可燃組分濃度和熱值限制少燃燒工藝

※工藝比較10.4燃燒法控制VOCs污染10.5VOCs污染控制—吸收（洗滌）法※吸收（洗滌）法吸收工藝適用于：濃度較高、溫度較低、壓力較高

※吸收劑

要求：

①對被去除的VOCs有較大的溶解性②蒸氣壓低③易解吸④化學穩(wěn)定性和無毒無害性⑤分子量低10.5VOCs污染控制—吸收（洗滌）法※冷凝法◆適用對象：廢氣體積分數(shù)10-2以上的有機蒸氣，不適宜處理低濃度氣體◆作用：常作為其它方法的前處理◆分類：①接觸冷凝接觸方式：冷凝氣體與冷卻介質(zhì)直接接觸設(shè)備：噴射塔、噴淋塔、填料塔、篩板塔②表面冷凝（間接冷卻）接觸方式：冷凝氣體與冷卻壁接觸設(shè)備：列管式、噴灑式、螺旋板式10.6VOCs污染控制—冷凝法※吸附法吸附工藝10.7VOCs污染控制—吸附法※吸附劑活性炭吸附VOCs的性能最佳亦有部分VOCs不易解吸，不宜用活性炭吸附10.7VOCs污染控制—吸附法10.8VOCs污染控制—生物法※原理附著在濾料介質(zhì)中的微生物在適宜的環(huán)境條件下，利用廢氣中的有機成分作為碳源和能源，維持其生命活動，并將其同化為CO2和H2O和細胞質(zhì)。※生物法處理VOCS工藝※生物洗滌塔（懸浮生長系統(tǒng)）10.8VOCs污染控制—生物法※生物滴濾塔10.8VOCs污染控制—生物法※生物過濾塔（附著生長系統(tǒng)）10.8VOCs污染控制—生物法

工

藝

比

較10.8VOCs污染控制—生物法延伸閱讀課外室內(nèi)環(huán)境中揮發(fā)性有機污染物延伸閱讀——室內(nèi)環(huán)境中揮發(fā)性有機污染物※總揮發(fā)性有機物◆在室內(nèi)空氣中三種有機污染物（多環(huán)芳烴、揮發(fā)性有機物和醛類化合物）中影響較為嚴重?！糁鞒煞郑和轭?、芳烴類、烯類、鹵烴類、酯類、醛類、酮類和其他?！粼趪鴥?nèi)外的文獻資料中常用總揮發(fā)性有機化合物TVOC來表示?！粼凇妒覂?nèi)空氣質(zhì)量標準》（GB/T1VOCS和8883-2002）中，總揮發(fā)性有機化合物TVOC是指“利用TenaxGC或TenaxTA采樣，非極性色譜柱（極性指數(shù)小于10）進行分析，保留時間在正己烷和正十六烷之間的揮發(fā)性有機物”?！鶃碓磁c危害（1）有機溶液，如油漆.含水涂料，黏合劑.化妝品.洗滌劑等。（2）建筑材料，如人造板.泡沫隔熱材料.塑料板材等。（3）室內(nèi)裝飾材料，如壁紙。其他裝飾品等。（4）纖維材料，如地毯.掛毯和化纖窗簾。（5）辦公用品，如油墨.復印機.打印機等。（6）設(shè)計和使用不當?shù)耐L系統(tǒng)等。（7）家用燃料和煙葉的不完全燃燒。（8）人體排泄物。（9）來自室外的工業(yè)氣體.汽車尾氣.光化學煙霧等等。延伸閱讀——室內(nèi)環(huán)境中揮發(fā)性有機污染物延伸閱讀——室內(nèi)環(huán)境中揮發(fā)性有機污染物※來源與危害TVOC能引起機體免疫水平失調(diào)，影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能，出現(xiàn)頭暈、頭痛、嗜睡、無力、胸悶等癥狀；還會影響消化系統(tǒng)，出現(xiàn)食欲不振、惡心等癥狀，嚴重時可損傷肝臟和造血系統(tǒng)，出現(xiàn)變態(tài)反應等。國家頒布的GB50325—2001《民用建筑工程室內(nèi)環(huán)境污染控制規(guī)范》中，對室內(nèi)空氣中TVOC的含量，已經(jīng)成為評價居室室內(nèi)空氣質(zhì)量是否合格的一項重要項目。在此標準中規(guī)定的TVOC含量限值為I類民用建筑工程：0.5mg/m3、Ⅱ類民用建筑工程：0.6mg/m3。

※控制標準

在國內(nèi)外大量文獻資料中，一般認為室內(nèi)VOC濃渡在0.3mg/m3以下時，對人體健康基本無害，在0.3mg／m3～3mg／m3范圍內(nèi)可能產(chǎn)生刺激等不適應癥狀，在3mg／m3～25mg／m3范圍內(nèi)會產(chǎn)生刺激、頭痛及其他癥狀，而濃度在大于25mg/m3時，對人體的毒性效應非常明顯。延伸閱讀——室內(nèi)環(huán)境中揮發(fā)性有機污染物延伸閱讀——室內(nèi)環(huán)境中揮發(fā)性有機污染物※我國某高校VOC數(shù)據(jù)延伸閱讀——室內(nèi)環(huán)境中揮發(fā)性有機污染物※光催化氧化復合技術(shù)1、光催化氧化和催化氧化技術(shù)的復合

對TiO2進行鍍鉑,在溫度為333K或更高時,揮發(fā)性有機物如甲苯、乙烯等活性不高的VOCS的氧化轉(zhuǎn)化效果提高。在熱催化和光催化的共同作用下,可以實現(xiàn)對所有VOCS的全部氧化。2、光催化氧化和吸附技術(shù)的復合

通過吸附劑將有害氣體吸附在催化劑上,再在其表面進行催化反應,可以使有害氣體在較短的時間內(nèi)擴散到催化劑表面,并使表面氣體濃度增大,加快反應速率,強化了脫除效果。Fumihide等研究了以高比表面積的活性炭為吸附劑,在HZSM-5型分子篩上負載TiO2作催化劑,在紫外光照射下,甲醛濃度在10min內(nèi)由1.0mg/m3降為0.1mg/m3;90min后幾乎檢測不到甲醛延伸閱讀——室內(nèi)環(huán)境中揮發(fā)性有機污染物※臭氧凈化技術(shù)由于臭氧為輕微離子結(jié)合體,結(jié)合狀態(tài)極不穩(wěn)定,在常溫下會緩慢分解成氧氣,將單氧分離出來,臭氧參與物質(zhì)分解后還原成氧氣。

對甲醛和一氧化碳的分解機理如下:甲醛:3HCHO+2O3→3H2O+3CO2一氧化碳:CO+O3→CO2+O2研究表明,低濃度臭氧(0.050～0.075mg/m3)可凈化室內(nèi)空氣甲醛污染,凈化率為42%。缺點是臭氧是一種具有刺激性和強氧化性的有害氣體,會污染室內(nèi)空氣。延伸閱讀——室內(nèi)環(huán)境中揮發(fā)性有機污染物※生物凈化技術(shù)生物法處理大氣污染物是一項新興技術(shù),主要是過濾器中的多孔填料表面覆蓋生物膜,污染物與膜內(nèi)的微生