【干货】VOCs治理技术大解析

根据大气中VOCs产生的原理和VOCs的理化性质，其控制技术可以分为两大类，过程控制和末端控制。过程控制是针对VOCs的生产过程，从VOCs的原理上减少VOCs的产生，一般通过工艺提升、技术改造和泄漏控制来实现。末端控制则是针对VOCs的化学特性，着力于VOCs废气的治理，利用燃烧、分解等方法来控制VOCs的排放。
什么是VOCs？
VOCs（volatile organic compounds）即挥发性有机物 ，是一类化学质的统称，在常温压下通具有高蒸汽。我国现标准中VOCs是指20℃条件下蒸汽压大于等于0.01kPa，或在特定适用条件下具有挥发性的全部机化，或在特定适用条件下具有挥发性的全部机化合物的统称。
VOCs 组成复杂，主要包括烷烃、烯烃、芳香烃、卤代烃、含氧烃、氮烃、硫烃、低沸点多环芳烃等。其中常见的VOCs种类有甲苯（Toluene Toluene ）、二甲苯 (Xylene) 、对 -二氯苯 (Para -dichlorobenzene) 、乙苯 (Ethyl benzene)、苯乙烯(Styrene) 、甲醛 (Formaldehyde) 、乙醛 (Acetaldehyde) 等。
VOCs来源
VOCs的排放来源分为自然源和人为源。全球尺度上，VOCs 排放以自然源为主；但对于重点区域和城市来说，人为源排放量远高于自然源，是自然源的6-18倍。 在城市里，VOCs的自然源主要是绿色植被，基本属于不可控源；而其人为源主要包括不完全燃烧行为、溶剂使用、工业过程、油品挥发和生物作用等。目前我国VOCs排放主要来自固定源燃烧、道路交通溶剂产品使用和工业过程。 在众多人为源中，工业源是主要的VOCs污染来源，具有排放集中、排放强度大、浓度高、组分复杂的特点。
（含VOCs的产品）
VOCs危害
VOCs对人体的危害主要有两个方面：其一为其有害成分直接影响人体健康，其二VOCs会形成PM 2.5 前体物，从而间接影响人体健康。
VOCs防治技术
根据大气中VOCs产生的原理和VOCs的理化性质，其控制技术可以分为两大类，过程控制和末端控制。过程控制是针对VOCs的生产过程，从VOCs的原理上减少VOCs的产生，一般通过工艺提升、技术改造和泄漏控制来实现。末端控制则是针对VOCs的化学特性，着力于VOCs废气的治理，利用燃烧、分解等方法来控制VOCs的排放。
图2 VOCs控制技术路径分类
吸附技术
原理：利用吸附剂与污染物质(VOCs)进行物理结合或化学反应并将污染成分去除 典型工艺：
适用于：中低浓度的VOCs的净化
优点：去除效率高，易于自动化控制
缺点：不适用于高浓度、高温的有机废气，且吸附材料需定期更换 吸收技术
原理：由废气和洗涤液接触将VOCs从废气中移走，之后再用化学药剂将VOCs中和、氧化或其它化学反应破坏。
适用于：高水溶性VOCs，不适用于低浓度气体。
优点：技术成熟、可去除气态和颗粒物、投资成本低、占地空间小、传质效率高、对酸性气体高效去除。
缺点：有后续
废水处理问题、颗粒物浓度高、会导致塔堵塞、维护费用高、可能冒白烟。
冷凝技术
原理：冷凝将废气降温至VOCs成份之露点以下，使之凝结为液态后加以回收之方法。
适用范围：多用于高浓度、单一组分有回收价值的VOCs的处理。处理成本较高，故通常VOCs浓度≥5000ppm，方才适用冷凝处理，其效率介于50——85%之间；浓度≥1%以上时，则回收效率可达90%以上。冷凝法也经常搭配其它控制技术，例如:焚化、吸附、洗涤等作为前处理步骤。
膜分离技术
原理：用人工合成的膜分离VOCs物质。
适用范围：高浓度VOCs，回收效率高于97%
优点：可回收组分；高效；可集成其余技术
缺点：成本较高；会造成膜污染；膜的稳定性差；通量小 生物降解技术
原理：利用微生物对废气中的污染物进行消化代谢，将污染物转化为无害的水、二氧化碳及其它无机盐类。
适用范围：以微生物可分解物质为主，污染物为微生物的食物来源，可以生物处理的污染物包括：碳氢氧组成的各类有机物、简单有机硫化物、有机氮化物、硫化氢及氨气等无机类等优点：能耗低、费用低；氧化完全；能耗低
缺点：能量利用率；光催化剂失活；可见光
等离子体技术
原理：等离子体场富集大量活性物种，如离子、电子、激发态的原子、分子及自由基等；活性物种将污染物分子离解小分子物质适用范围：低浓度VOCs，室内空气净化
特点：实现VOCs低温去除；适用于低浓度、大风量的VOCs；处理效率高，能耗低；净化并清新空气 光催化技术
原理：光催化剂纳米粒子在一定波长的光线照射下受激生产电子空穴对，空穴分解催化剂表面吸附的水产生氢氧自由基，电子使其周围的氧还原成活性离子氧，从而具备极强的氧化还原能力，将光催化剂表面的各种污染物摧毁优点：条件温和，常温常压；设备简单、维护方便；减少甚至无二次污染缺点：占地面积大；气候影响大；工况变化影响大 组合技术
　技术选择