隨著環保政策的趨嚴，涉 VOCs 排放的限制愈來愈嚴苛。文章首先介紹 VOCs 污染的危害性，探討了介紹幾種常規的 VOCs處理技術，歸納其使用特征，并詳細剖析活性炭+催化燃燒組合工藝的原理及在涉VOCs廢氣處理中的運用優勢。
1、VOCs污染來源及其危害
環境中VOCs擁有來源廣，種類多的特征，國內已經監測出 的VOCs已經有300多種，主要首要來自人類生產生活中，分布在建筑裝飾，有機化工，石油石化，包裝印刷，表面涂裝等行業。VOCs是四大大氣污染物之一，屬于形成PM2.5和光化學煙霧的 重要因素，能夠損害人體神經系統，血液成分和心血管系統，對人體健康和社會影響極大。
2、常用的VOCs治理方法
VOCs污染如此嚴重，相應法規標準陸續出臺，助推廢氣治 理行業快速發展。各種含 VOCs 排放的廢氣處理技術得到運用，下面就介紹當前主要的治理技術：
（1）UV高效光解凈化法
凈化技術原理：利用高能UV紫外線的光能裂解和氧化有 機物質的分子鏈，改變物質結構的原理。
適應工況及凈化效率：小風量，低濃度，不含粉塵的常溫廢氣，正常情況凈化效率為50%左右。
投資費用及運行費用：中高等投資，系統用電量大，運行維護成本較高。
（2）等離子凈化法
凈化技術原理：利用高壓電極發射的等離子及電子，裂解和氧化有機物質分子結構。
適應工況及凈化效率：小風量，低濃度及濕度，不含粉塵的干燥常溫廢氣，正常情況凈化效率為40%左右。
投資費用及運行費用：中高等投資，系統用電量大，運行維護成本較高。
（3）活性炭吸附法
凈化技術原理：利用活性炭內部孔隙結構發達，比表面積大，對各種有機物具有高效吸附能力原理。
適應工況及凈化效率：各種風量，低濃度及濕度，不含粉塵的干燥常溫廢氣，初期凈化效率可到90%，以后逐步衰減。
投資費用及運行費用：一次性投資相對較小，活性炭吸附飽和后要作危廢處理，后期處理費用高。
（4）直接燃燒法
凈化技術原理：利用有機物在高溫條件下的可燃性將其通過化學氧化反應進行凈化的方法。
適應工況及凈化效率：各種風量，高濃度，不含粉塵的干燥廢氣，凈化效率可到99%以上。不適合處理含硅樹脂，硫，氯等 物質的有機廢氣。
投資費用及運行費用：一次性投資較大，運行費用需要視廢氣濃度確定，一般可以接受。
（5）催化燃燒法
凈化技術原理：利用催化劑的催化作用來降低有機物的化學氧化反應的溫度條件，從而實現節能、安全的目的。
適應工況及凈化效率：各種風量，高濃度的干燥廢氣，凈化效率可到90%以上。不適合處理含硅樹脂，硫，氯等物質的有機廢氣，一般進催化爐前需加中效干式過濾器。
投資費用及運行費用：中等投資，運行費用較高，催化劑的使用壽命約為8000小時，到期需更換。
3、活性炭吸附脫附+催化燃燒組成及運行剖析
1、活性炭箱的選型
碳箱里面活性炭的選擇非常重要，因為要反復經過吸脫附，所以其質量要比吸附即拋型活性炭要好，其使用時間可達 8000小時。應選用以優質無煙煤作為原料、經過高溫石墨化預制，外形蜂窩狀為宜。蜂窩活性炭具有空氣動力性能好，床層阻力小，吸脫附速度快，適合處理大風量，低濃度有機廢氣。其規格參數表如下。

碳床宜選用3mm厚鋼板焊接，內外需做防銹處理，且外敷保溫棉，保溫厚度宜根據實際情況確定。空床氣速越大，碳床飽和時間越短，吸附氣速宜取1.2~1.8m/s?；钚蕴恳话阍诶锩娣笤O 4~5 層，層與層之間留有 100~150mm 空隙方便檢修及維護。

2、催化爐的選型
催化劑種類很多，目前VOCs處理一般選用較多的是蜂窩式貴金屬催化劑，其載體一般為堇青石蜂窩陶瓷。下圖為某公司生產的催化劑性能表僅供參考。

催化劑的裝填量一般根據廢氣量和空速比決定，當然也與催化床層數有關系，一般設置4~5層為宜。考慮到經濟性與實用性，催化劑空速比選擇在10000h-1~15000h-1 之間。空速比越 高，成本就越高，反之亦然。催化劑的活性溫度在350℃左右， 對有機廢氣處理效率可達 97%，溫度越高活性越好，但超過 600℃會造成貴金屬涂層的損壞。
催化床層預熱一般采用電加熱。如果采用燃燒器，需要與催化劑保持一定距離，以免對催化劑造成損害?，F在催化爐較為普遍的做法是將催化床與換熱器做在一起，比較緊湊，方便運輸。其結構如下圖所示：

3、活性炭吸附脫附+催化燃燒工作原理
該組合運行流程為：低濃度VOCs有機廢氣進若干個活性炭箱，被活性炭充分吸附，凈化后有機廢氣直接從煙囪排出。吸附飽和的活性炭箱停止進入廢氣，來自催化燃燒爐的高溫潔凈氣體進入碳箱進行脫附，脫附出來的高濃度有機廢氣，進入催化燃燒爐凈化（由于是高濃度有機廢氣，所以運行費用很低），處理后的高濃有機廢氣被分解為潔凈氣體，通過煙囪排走。脫附完成的碳箱處于待命狀態，待其他碳箱吸附飽和開始脫附時候，其立即開始吸附工作，如此重復。
其工藝流程如圖1 所示。圖 1 中以 10,0000Nm3 /h 風量，濃度約在 200mg/Nm3 的廢氣處理項目為例。碳箱、催化爐以及整個系統設計如圖所示，僅供參考。這2個工藝組合起來，非常適合在大風量，濃度在200mg/ Nm3 左右的工況下使用，既彌補了單純靠活性炭吸附造成活性炭浪費，不能重復利用的缺點，又彌補了單純靠催化燃燒爐，運行費用高昂的問題，同時相比較起來其一次性投資成本也降低不少。

4、活性炭吸附脫附+催化燃燒運行的安全問題及相應措施
該種組合工藝，由于處理高效，運行穩定，投資成本低，在 涂裝、噴漆、化工等行業，得到大量應用。
在實際運用也暴露出 了一些問題，主要有：
（1）活性炭易發生堵塞；
（2）催化燃燒爐溫度過高，進活性炭箱脫附的潔凈氣體溫 度不好控制，易發生火災；
（3）脫附濃度不好控制，容易造成催化爐溫度偏高；
針對以上出現的問題，作者根據長期積累的經驗，可以采 取以下措施：
（1）在進活性炭箱前放置干式過濾器（G4+F8精度），可以過濾一些顆粒及漆霧，防止堵塞活性炭。
（2）在進活性炭箱的脫附管路設置熱電偶測溫，且開設新 風口，配備新風風機，測溫元件與風機連鎖，自動運行
（3）在脫附管路回路，增設新風口稀釋高濃度廢氣。增加 新風閥及濃度檢測儀，濃度檢測儀與新風閥通過PLC連鎖自動 控制。同時由于催化爐為負壓運行，因此催化爐主風機在選型 時就應該加大風量。
如果發生安全事故，作者認為還可以增加以下設置，避免事故擴大：
（1）將活性炭箱接入消防噴淋水，如果活性炭燃燒起來，通 過噴淋可以迅速滅火，有條件還可以采用充氮保護，需要購買 制氮機（如上述流程圖所示），可以視情況定；
（2）催化爐增設防爆口，防爆膜可以用薄的不銹鋼代替。即便催化爐溫度過高，壓力過大，也可以通過防爆口立刻排出， 對催化爐本事沒有影響，可以快速修復。
4、結語
VOCs廢氣工況復雜，有時候依靠單個處理工藝難以收到良好處理效果，如果將其中幾個工藝組合起來使用，卻可以收到治污效果。不僅投資及運行費用降低，治理效果也是明顯，但是其安全運行仍然需要環保工作者持續關注和探究。活性炭吸附脫附+催化燃燒只是其中一種組合工藝，這也為其他組合工藝的應用提供了思路，有待于下一步探究。
來源：環保