揮發(fā)性有機(jī)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(jī)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(yù)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(diǎn)在50—260℃之間的揮發(fā)性有機(jī)化合物美國(guó)國(guó)家環(huán)境保護(hù)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(xué)反應(yīng)的碳化合物歐盟除甲烷外，能和氮氧化合物在陽(yáng)光照射作用下發(fā)生反應(yīng)的任何人為源和自然源排放的有機(jī)化合物澳大利亞國(guó)家污染物清單在25℃條件下蒸汽壓大于0.27KPa的所有有機(jī)物二甲苯(Xylene)甲醛

(Formaldehyde)苯乙烯(Styrene)甲苯（Toluene）正己烷[n-hexane]對(duì)-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(lái)自燃料燃燒和交通運(yùn)輸產(chǎn)生的工業(yè)廢氣、汽車尾氣、光化學(xué)污染等室內(nèi)：主要來(lái)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(jī)物是否屬于揮發(fā)性有機(jī)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(jī)物置于與大氣相通的容器內(nèi)，容易發(fā)生汽化，進(jìn)入大氣環(huán)境，引起污染。而部分有機(jī)物如（如乙烷、丙烷、丁烷）在室溫時(shí)蒸氣壓大于大氣壓，會(huì)劇烈沸騰，因此此類物質(zhì)必須加壓密閉保存。預(yù)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(jìn)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(yù)防VOCs控制技術(shù)

10.3VOCs污染預(yù)防一、VOCs替代

采用無(wú)毒或低毒原材料代替或部分代替有機(jī)溶劑，做到不排或少排有害的VOCS

10.3VOCs污染預(yù)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(yù)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(dāng)VOCs溶液在充入容器或從容器中導(dǎo)出時(shí)，由于溫度和氣壓的變化，VOCs氣體逸出，稱為操作損耗。當(dāng)液體進(jìn)入容器時(shí)，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(dāng)從容器中抽取液體時(shí)，液面下降，空氣通過排氣筒進(jìn)入容器頂空。容器無(wú)開口時(shí)，改變液面會(huì)在充入時(shí)間引起加壓或在排空時(shí)引起真空。

10.3VOCs污染預(yù)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(huì)排出大量的VOCs氣體，同時(shí)汽油是復(fù)雜的化合物，含有大約50余種碳?xì)浠锖推渌哿课镔|(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(yù)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(jìn)和呼出”而導(dǎo)致的有機(jī)物損耗稱為呼吸損耗。通常白天呼出，晚上吸進(jìn)?？赏ㄟ^在容器出口附加的蒸氣保護(hù)閥來(lái)控制

10.3VOCs污染預(yù)防

4.相應(yīng)控制技術(shù)和措施

10.3VOCs污染預(yù)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(xiàng)目4.相應(yīng)控制技術(shù)和措施——浮頂罐技術(shù)（代表性）浮頂罐，用于儲(chǔ)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(shí)頂蓋隨之上下浮動(dòng)，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(huì)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(yù)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(yīng)用于化工、噴漆、絕緣材料等行業(yè)排出的有機(jī)廢氣可以用來(lái)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(duì)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(yīng)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(duì)象：低濃度廢氣的凈化；必要條件：溫度、停留時(shí)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(wú)火焰燃燒，安全性好溫度低300～450oC輔助燃料消耗少，對(duì)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(duì)被去除的VOCs有較大的溶解性②蒸氣壓低③易解吸④化學(xué)穩(wěn)定性和無(wú)毒無(wú)害性⑤分子量低10.5VOCs污染控制—吸收（洗滌）法※冷凝法◆適用對(duì)象：廢氣體積分?jǐn)?shù)10-2以上的有機(jī)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(jī)成分作為碳源和能源，維持其生命活動(dòng)，并將其同化為CO2和H2O和細(xì)胞質(zhì)。※生物法處理VOCS工藝※生物洗滌塔（懸浮生長(zhǎng)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(zhǎng)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(jī)污染物延伸閱讀——室內(nèi)環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)污染物※總揮發(fā)性有機(jī)物◆在室內(nèi)空氣中三種有機(jī)污染物（多環(huán)芳烴、揮發(fā)性有機(jī)物和醛類化合物）中影響較為嚴(yán)重?！糁鞒煞郑和轭悺⒎紵N類、烯類、鹵烴類、酯類、醛類、酮類和其他。◆在國(guó)內(nèi)外的文獻(xiàn)資料中常用總揮發(fā)性有機(jī)化合物TVOC來(lái)表示。◆在《室內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB/T1VOCS和8883-2002）中，總揮發(fā)性有機(jī)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(jìn)行分析，保留時(shí)間在正己烷和正十六烷之間的揮發(fā)性有機(jī)物”?！鶃?lái)源與危害（1）有機(jī)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(fù)印機(jī).打印機(jī)等。（6）設(shè)計(jì)和使用不當(dāng)?shù)耐L(fēng)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(lái)自室外的工業(yè)氣體.汽車尾氣.光化學(xué)煙霧等等。延伸閱讀——室內(nèi)環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)污染物延伸閱讀——室內(nèi)環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)污染物※來(lái)源與危害TVOC能引起機(jī)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(wú)力、胸悶等癥狀；還會(huì)影響消化系統(tǒng)，出現(xiàn)食欲不振、惡心等癥狀，嚴(yán)重時(shí)可損傷肝臟和造血系統(tǒng)，出現(xiàn)變態(tài)反應(yīng)等。國(guó)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(duì)室內(nèi)空氣中TVOC的含量，已經(jīng)成為評(píng)價(jià)居室室內(nèi)空氣質(zhì)量是否合格的一項(xiàng)重要項(xiàng)目。在此標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)

在國(guó)內(nèi)外大量文獻(xiàn)資料中，一般認(rèn)為室內(nèi)VOC濃渡在0.3mg/m3以下時(shí)，對(duì)人體健康基本無(wú)害，在0.3mg／m3～3mg／m3范圍內(nèi)可能產(chǎn)生刺激等不適應(yīng)癥狀，在3mg／m3～25mg／m3范圍內(nèi)會(huì)產(chǎn)生刺激、頭痛及其他癥狀，而濃度在大于25mg/m3時(shí)，對(duì)人體的毒性效應(yīng)非常明顯。延伸閱讀——室內(nèi)環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)污染物延伸閱讀——室內(nèi)環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)污染物※我國(guó)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(jī)污染物※光催化氧化復(fù)合技術(shù)1、光催化氧化和催化氧化技術(shù)的復(fù)合

對(duì)TiO2進(jìn)行鍍鉑,在溫度為333K或更高時(shí),揮發(fā)性有機(jī)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(shí)現(xiàn)對(duì)所有VOCS的全部氧化。2、光催化氧化和吸附技術(shù)的復(fù)合

通過吸附劑將有害氣體吸附在催化劑上,再在其表面進(jìn)行催化反應(yīng),可以使有害氣體在較短的時(shí)間內(nèi)擴(kuò)散到催化劑表面,并使表面氣體濃度增大,加快反應(yīng)速率,強(qiáng)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(fù)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(cè)不到甲醛延伸閱讀——室內(nèi)環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)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(huì)緩慢分解成氧氣,將單氧分離出來(lái),臭氧參與物質(zhì)分解后還原成氧氣。

對(duì)甲醛和一氧化碳的分解機(jī)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(diǎn)是臭氧是一種具有刺激性和強(qiáng)氧化性的有害氣體,會(huì)污染室內(nèi)空氣。延伸閱讀——室內(nèi)環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)污染物※生物凈化技術(shù)生物法處理大氣污染物是一項(xiàng)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