一、引言
揮發性有機物（volatile organic compounds，VOCs）是空氣中普遍存在且組成復雜的一類有機污染物，其污染主要表現在兩個方面，一方面是多數VOCs本身具有毒理特性，危害人體健康；另一方面是一些VOCs具有較強的光化學反應活性，能在環境中進行二次轉化。目前，揮發性有機物（VOCs）與惡臭氣體的污染與控制越來越受到人們的重視。
二、工程概況
某新材料科技有限公司位于徐州某縣工業園區，是我國新型保溫材料行業的重點企業，主要從事國家重點推廣的新型建材A級憎水巖棉的研發生產。該新材料科技有限公司在巖棉生產過程中產生的有機類揮發性氣體（VOCs），對環境和周邊居民生活有一定影響。為創建優質生態環境，落實環保部門要求，該公司領導層擬在已建環保設施基礎上，增建揮發性有機物廢氣（VOCs）處理設施。處置設施運行后該公司巖棉生產線有組織排放的有機物揮發性氣體將達到《大氣污染物綜合排放標準》（GB16297-1996）中的新污染源廢氣排放二級標準。
三、技改前有機廢氣處理現狀
（1）原有工藝
原有廢氣處理工藝流程見圖1。
VOCs有組織排放源和對應單元處理措施見表1。
（2）尾氣排放量及執行標準
該新材料科技有限公司廠內有組織排放的尾氣主要有是NOx、SO2和甲醛，處理后主要污染物指標執行《大氣污染物排放標準》（GB16297-1996）二級標準，見表2。
四、技改后處理工藝
（1）VOCs廢氣處理工藝選擇
國內外現有有機廢氣的主要處理技術有：活性炭吸附法、UV光子鈦觸媒、化學反應法、低溫等離子等，詳見表3。
通過以上各種處理技術的比對，同時考慮業主的投資成本、設備運行成本以及方便管理，最大限度利用現有設備（噴淋、旋風除塵及水膜除塵），故采用UV光子鈦觸媒工藝處理該項目污染廢氣。
（2）處理單元、工藝流程及說明
該新材料科技有限公司巖棉生產線VOCs有組織排放源共兩處：沖天爐熔煉工序和施膠工序。VOCs有組織排放源和對應單元處理措施見表4。
（3）處理工藝流程及說明
施膠工序廢氣處理工藝流程示意圖見圖2。
進行前段處理：干法箱式過濾室可以有效阻擋大顆粒及除塵，使廢氣中的有害物質被大量過濾掉，以減輕后面的處理設備負荷，為后續廢氣處理設備提供有利條件。
經干法箱式過濾室過濾的有機廢氣再由兩臺負壓風機吸入噴淋塔進行預處理，噴淋塔預處理可進一步降低廢氣中顆粒物濃度，并降低廢氣溫度使之滿足光氧催化設備使用條件，同時能吸收部分甲醛。預處理后的廢氣進入光解設備，利用特制的高能高臭氧UV紫外線光束照射有機廢氣，改變有機廢氣的分子結構，使有機或無機高分子有機廢氣化合物分子鏈在高能紫外線光束照射下，降解轉化成低分子化合物，達標后的廢氣通過煙囪高空排放。
（4）技改后主要構筑物及設計參數
噴淋塔工作時，廢氣由塔底切向進塔，在塔板葉片的導向作用下使廢氣旋轉上升，并在塔板上將逐板下流的液體噴成霧滴，增大氣液間的接觸面；液滴被氣流帶動旋轉，產生的離心力強化氣液間的接觸，并被甩到塔壁上，然后沿塔壁流下，通過溢流裝置到下一層塔板上，再次被氣流霧化而進行氣液接觸。
噴淋塔內徑設計：吸收塔直徑可由吸收塔出口實際煙氣體積流量和煙氣流速確定。煙氣速度增大，傳質速率系數增大，有效傳質面積增大。但煙氣停留時間縮短，要求增大塔高。煙氣的流速影響到脫硫效率。合適的流速范圍為3-4.5m/s。選取煙氣流速u=3.5m/s。則吸收塔直徑（D）計算如下：
噴淋塔塔高設計：吸收區設計，吸收區的高度一般指煙氣進口水平中心線到噴淋層中心線的距離。
根據吸收塔高度參考表，吸收區高度一般為5-15m，煙氣接觸反應時間一般為2-5s。為了保證較高的脫硫效率，設計接觸反應時間為2s，則吸收區高度為：h1=u×t=3.5×2=7m，吸收塔噴淋層的噴嘴一般分為切向、軸向和旋轉3種型式。本設計中采用軸向式噴嘴，主要原因是這種噴嘴噴出的液滴粒度較小，而且性價比較高。吸收區一般設置3-6個噴淋層，每個噴淋層都裝有多個霧化噴嘴，交叉布置，覆蓋率達200%-300%。設置4個噴淋層。噴淋層間距一般為1.2-2m，為了便于檢修和維護，層間距設為1.5m。入口煙道到第一層噴淋層的距離一般為2-3.5m，本設計為：h2=7-1.5×（4-1）=2.5m。
（5）光氧催化設備通風量及設備選型
設計按照62500m3/h風量進行設計，總共1套光氧催化設備。有機廢氣首先進入水噴淋預處理，然后分別進入光氧催化設備：有機廢氣進入水噴淋預處理后滿足以下條件：水溫≦50℃；相對潔凈。在特殊光線的作用下，光觸媒會產生強烈催化降解功能：能有效地降解空氣中有毒有害氣體，能有效殺滅多種細菌，并能將細菌或真菌釋放出的毒素分解及無害化處理，同時它還具備除臭、抗污等功能。此設備還可以加裝納米級TiO2凈化模塊（參數比例由公司研發，屬保密專利）裝置，進一步對廢氣進行深層催化氧化凈化處理。
（6）技改后工程運行情況
目前徐州某新材料科技有限公司技改已成功完成，在廢氣排放總口末端斷面進行檢測，結果見表5。
五、經濟效益分析
本項目直接投資包括噴淋塔、光子鈦催化設備、平臺、控制柜、通風管道、連接件及輔材、電線電纜、共計約66萬元。設備運行成本主要有，電費、藥劑費、易損件更換費用、運輸費、人員工資等，其中電費約450元/d，藥劑費約400元/d，合計850元/d。
六、結果與討論
本技改考慮業主的投資成本、設備運行成本以及方便管理，最大限度利用現有設備（旋風除塵及水膜除塵），增加噴淋塔，主要用于有害廢氣、帶有粉塵性氣體的前處理，它能有效的分離氣體中的固體物。排除后續處理的固體物的干擾，經過噴淋塔處理后能夠處理掉廢氣顆粒物總量的35%左右，并能將施膠工序排放的尾氣溫度降低至50℃以下，使之滿足光氧催化設備使用條件。噴淋塔直徑2.5m，高度7.0m，煙氣流速3.5m/s，設備占地符合場地要求，造價不高。增加光子催化氧化廢氣處理設備，能夠有效去除甲醛。
七、結論
本工藝在設備正常運行時可以達標排放，符合《大氣污染物排放標準》（GB16297-1996）表2二級標準，對類似有機廢氣處理工程具有一定的參考價值。
來源：北極星VOCs在線
