挥发性有机污染物-大气污染控制工程

大气污染控制工程

——挥发性有机污染物控制

第四组

CONTENTS目录10.1定义与排放源10.2蒸汽压与蒸发10.3VOCs污染预防10.4燃烧法控制VOCs污染10.5吸收（洗涤）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定义与排放源——定义

世界卫生组织（WHO，1989）沸点在50—260℃之间的挥发性有机化合物美国国家环境保护局除CO、CO2、H2CO3、金属碳化物、金属碳酸盐和碳酸铵外，任何参加大气光化学反应的碳化合物欧盟除甲烷外，能和氮氧化合物在阳光照射作用下发生反应的任何人为源和自然源排放的有机化合物澳大利亚国家污染物清单在25℃条件下蒸汽压大于0.27KPa的所有有机物二甲苯(Xylene)甲醛

(Formaldehyde)苯乙烯(Styrene)甲苯（Toluene）正己烷[n-hexane]对-二氯苯(para-dichlorobenzene)乙苯(Ethylbenzene)乙醛(Acetaldehyde)10.1定义与排放源——种类毒性&刺激性致癌性环境问题丙酮,脂肪烃(C6-C12),含氯溶剂,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,甲醛影响大气的氧化性、二次气溶胶的形成10.1定义与排放源——危害12室外：主要来自燃料燃烧和交通运输产生的工业废气、汽车尾气、光化学污染等室内：主要来自燃煤和天然气等燃烧产物、吸烟、采暖和烹调等的烟雾，建筑和装饰材料、家具、家用电器、清洁剂和人体本身的排放等按空间分类10.1定义与排放源——排放源10.1定义与排放源——排放源含VOC的产品

10.2蒸气压与蒸发一、蒸气压蒸气压是判断有机物是否属于挥发性有机物的主要依据，（>70pa）液或固态物质蒸气压的大小与温度有关温度越高，蒸气压越大二、挥发与溶解

10.2蒸气压与蒸发通常，大部分有机物置于与大气相通的容器内，容易发生汽化，进入大气环境，引起污染。而部分有机物如（如乙烷、丙烷、丁烷）在室温时蒸气压大于大气压，会剧烈沸腾，因此此类物质必须加压密闭保存。预防性措施控制性措施VOCs污染控制技术可分为两类：以替代产品、改进工艺、更换设备和防止泄漏为主以末端治理为主

10.3VOCs污染预防VOCs控制技术

10.3VOCs污染预防一、VOCs替代

采用无毒或低毒原材料代替或部分代替有机溶剂，做到不排或少排有害的VOCS

10.3VOCs污染预防二、工艺改革减少涉及VOCS产品的使用，例如，在涂料和装潢工艺中，非挥发性溶剂工艺逐渐取代挥发性溶剂工艺，如流化床粉剂涂料和紫外平版印刷术

10.3VOCs污染预防三、蒸发散逸控制

石油行业和化工行业容易发生油品或溶剂的蒸发散逸损耗，是VOCs的重要排放源

1.充入和排空损耗当VOCs溶液在充入容器或从容器中导出时，由于温度和气压的变化，VOCs气体逸出，称为操作损耗。当液体进入容器时，液面上升，容器上的蒸汽空间（顶空）减少，蒸汽通过顶部排气筒排除；当从容器中抽取液体时，液面下降，空气通过排气筒进入容器顶空。容器无开口时，改变液面会在充入时间引起加压或在排空时引起真空。

10.3VOCs污染预防图10-4充入和排空损耗示意图2.汽油的转移和呼吸损耗——汽油作为主要能源形式之一，会排出大量的VOCs气体，同时汽油是复杂的化合物，含有大约50余种碳氢化物和其他痕量物质。其挥发量和温服、摩尔质量、蒸汽压有关。汽油已挥发部分所占的百分比/%

10.3VOCs污染预防3.静态呼吸损耗静态是指容器内油品或溶剂在没有装卸作业静止贮存的情况。由于温度的变化使容器产生“吸进和呼出”而导致的有机物损耗称为呼吸损耗。通常白天呼出，晚上吸进。可通过在容器出口附加的蒸气保护阀来控制

10.3VOCs污染预防

4.相应控制技术和措施

10.3VOCs污染预防【1】固定顶罐

【2】浮顶罐技术

【3】蒸汽回收系统

【4】加油站油气回收

安徽某浮顶罐项目4.相应控制技术和措施——浮顶罐技术（代表性）浮顶罐，用于储存大量的高挥发性的液体。用于密封的浮顶盖浮在液面上，液面以上没有空隙。液体注入或流出时顶盖随之上下浮动，避免上面所讲述的呼吸损耗。但是这种密封方式（一般采用有弹性的橡胶薄盖，类似于汽车上的雨刷）并不是完美的，仍然会有密封损失，但比固定顶罐减少油品损失80%，已广泛普及。

10.3VOCs污染预防VOCs控制方法和工艺05生物法04030201吸附法冷凝法洗涤法燃烧法1.燃烧法（Combustion）只适用于可燃或高温分解的物质广泛应用于化工、喷漆、绝缘材料等行业排出的有机废气可以用来消除恶臭不能回收有用物质，但可回收热量

10.4燃烧法控制VOCs污染燃烧工艺※直接燃烧适用对象：适用于可燃有害组分浓度较高或热值较高的废气设备：燃烧炉、窑、锅炉，温度：1100oC左右产生大量有害气体、烟尘和热辐射，应尽量避免!10.4燃烧法控制VOCs污染燃烧工艺10.4燃烧法控制VOCs污染

※热力燃烧（ThermalCombustion)

适用对象：低浓度废气的净化；必要条件：温度、停留时间、湍流混合温度540至820oC，HC、CO、臭味、黑烟（碳粒和可燃粒）去除率>90%

燃烧工艺※催化燃烧（CatalyticCombustion）10.4燃烧法控制VOCs污染

无火焰燃烧，安全性好温度低300～450oC辅助燃料消耗少，对可燃组分浓度和热值限制少燃烧工艺

※工艺比较10.4燃烧法控制VOCs污染10.5VOCs污染控制—吸收（洗涤）法※吸收（洗涤）法吸收工艺适用于：浓度较高、温度较低、压力较高

※吸收剂

要求：

①对被去除的VOCs有较大的溶解性②蒸气压低③易解吸④化学稳定性和无毒无害性⑤分子量低10.5VOCs污染控制—吸收（洗涤）法※冷凝法◆适用对象：废气体积分数10-2以上的有机蒸气，不适宜处理低浓度气体◆作用：常作为其它方法的前处理◆分类：①接触冷凝接触方式：冷凝气体与冷却介质直接接触设备：喷射塔、喷淋塔、填料塔、筛板塔②表面冷凝（间接冷却）接触方式：冷凝气体与冷却壁接触设备：列管式、喷洒式、螺旋板式10.6VOCs污染控制—冷凝法※吸附法吸附工艺10.7VOCs污染控制—吸附法※吸附剂活性炭吸附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※原理附着在滤料介质中的微生物在适宜的环境条件下，利用废气中的有机成分作为碳源和能源，维持其生命活动，并将其同化为CO2和H2O和细胞质。※生物法处理VOCS工艺※生物洗涤塔（悬浮生长系统）10.8VOCs污染控制—生物法※生物滴滤塔10.8VOCs污染控制—生物法※生物过滤塔（附着生长系统）10.8VOCs污染控制—生物法

工

艺

比

较10.8VOCs污染控制—生物法延伸阅读课外室内环境中挥发性有机污染物延伸阅读——室内环境中挥发性有机污染物※总挥发性有机物◆在室内空气中三种有机污染物（多环芳烃、挥发性有机物和醛类化合物）中影响较为严重。◆主成分：烷类、芳烃类、烯类、卤烃类、酯类、醛类、酮类和其他。◆在国内外的文献资料中常用总挥发性有机化合物TVOC来表示。◆在《室内空气质量标准》（GB/T1VOCS和8883-2002）中，总挥发性有机化合物TVOC是指“利用TenaxGC或TenaxTA采样，非极性色谱柱（极性指数小于10）进行分析，保留时间在正己烷和正十六烷之间的挥发性有机物”。※来源与危害（1）有机溶液，如油漆.含水涂料，黏合剂.化妆品.洗涤剂等。（2）建筑材料，如人造板.泡沫隔热材料.塑料板材等。（3）室内装饰材料，如壁纸。其他装饰品等。（4）纤维材料，如地毯.挂毯和化纤窗帘。（5）办公用品，如油墨.复印机.打印机等。（6）设计和使用不当的通风系统等。（7）家用燃料和烟叶的不完全燃烧。（8）人体排泄物。（9）来自室外的工业气体.汽车尾气.光化学烟雾等等。延伸阅读——室内环境中挥发性有机污染物延伸阅读——室内环境中挥发性有机污染物※来源与危害TVOC能引起机体免疫水平失调，影响中枢神经系统功能，出现头晕、头痛、嗜睡、无力、胸闷等症状；还会影响消化系统，出现食欲不振、恶心等症状，严重时可损伤肝脏和造血系统，出现变态反应等。国家颁布的GB50325—2001《民用建筑工程室内环境污染控制规范》中，对室内空气中TVOC的含量，已经成为评价居室室内空气质量是否合格的一项重要项目。在此标准中规定的TVOC含量限值为I类民用建筑工程：0.5mg/m3、Ⅱ类民用建筑工程：0.6mg/m3。

※控制标准

在国内外大量文献资料中，一般认为室内VOC浓渡在0.3mg/m3以下时，对人体健康基本无害，在0.3mg／m3～3mg／m3范围内可能产生刺激等不适应症状，在3mg／m3～25mg／m3范围内会产生刺激、头痛及其他症状，而浓度在大于25mg/m3时，对人体的毒性效应非常明显。延伸阅读——室内环境中挥发性有机污染物延伸阅读——室内环境中挥发性有机污染物※我国某高校VOC数据延伸阅读——室内环境中挥发性有机污染物※光催化氧化复合技术1、光催化氧化和催化氧化技术的复合

对TiO2进行镀铂,在温度为333K或更高时,挥发性有机物如甲苯、乙烯等活性不高的VOCS的氧化转化效果提高。在热催化和光催化的共同作用下,可以实现对所有VOCS的全部氧化。2、光催化氧化和吸附技术的复合

通过吸附剂将有害气体吸附在催化剂上,再在其表面进行催化反应,可以使有害气体在较短的时间内扩散到催化剂表面,并使表面气体浓度增大,加快反应速率,强化了脱除效果。Fumihide等研究了以高比表面积的活性炭为吸附剂,在HZSM-5型分子筛上负载TiO2作催化剂,在紫外光照射下,甲醛浓度在10min内由1.0mg/m3降为0.1mg/m3;90min后几乎检测不到甲醛延伸阅读——室内环境中挥发性有机污染物※臭氧净化技术由于臭氧为轻微离子结合体,结合状态极不稳定,在常温下会缓慢分解成氧气,将单氧分离出来,臭氧参与物质分解后还原成氧气。

对甲醛和一氧化碳的分解机理如下:甲醛:3HCHO+2O3→3H2O+3CO2一氧化碳:CO+O3→CO2+O2研究表明,低浓度臭氧(0.050～0.075mg/m3)可净化室内空气甲醛污染,净化率为42%。缺点是臭氧是一种具有刺激性和强氧化性的有害气体,会污染室内空气。延伸阅读——室内环境中挥发性有机污染物※生物净化技术生物法处理大气污染物是一项新兴技术,主要是过滤器中的多孔填料表面覆盖生物膜,污染物与膜内的微生