生物法指利用附着在反应器内填料上的微生物将废气中的污染物转化为简单的无机物(CO2、H2O和SO42-等)和微生物细胞质的方法。该方法具有处理成本低、无二次污染的特点,在国内外得到了迅速发展,尤其适合于低浓度、大气量且宜生物降解的气体。
光催化氧化法
光催化氧化法主要是利用人工紫外线灯管产生的真空紫外光来活化光催化材料,氧化吸附在催化剂表面的VOCs。真空紫外光(波长<200nm,VUV)光子能量高,光催化材料在紫外光的照射下产生电子和空穴,激发出“电子-空穴”(一种高能粒子)对,进而生成极强氧化能力的羟基自由基(OH)活性物质,羟基自由基(OH)是光催化反应的主要活性物质之一,羟基自由基的反应能高于有机物中的各类化学键能,如:C-C、C-H、C-N、C-O、H-O、N-H等,因而能迅速有效地分解挥发性有机物,再加上其它活性氧物质(O,H2O2)的协同作用,其净化恶臭气体的效果更为迅速。光催化氧化与电化学、O3、超声和微波等技术耦合可以显着提高对有机物的净化能力。目前光催化氧化法存在反应速率慢、光子效率低、催化剂失活和难以固定等缺点,在工业VOCs的净化中还未大规模应用。
印刷行业VOCs治理技术推荐
综合分析各项技术的优缺点和使用范围,结合广东省印刷行业VOCs排放特征,企业可采取的VOCs治理技术如表3所示。
表3 印刷行业VOCs治理技术推荐
单套装置适用气治理技体流量范围 术 (m3/h) (mg/m3) (℃) 度范围 度范围 适用生产工艺 适用VOCs浓适宜废气温
吸附法 1000-60000 <200 0-45 各类印刷工艺 蓄热式直接焚烧法 <40000 1000~1/4LEL <700 各类印刷工艺和使用溶剂型胶粘剂的复合工艺 吸附-冷凝回收法 使用溶剂型胶粘剂1000-66250 0-45 的复合工艺 吸附-催化燃烧法 各类印刷工艺和使100-2000 0-45 用溶剂型胶粘剂的复合工艺 低温等离子体法 1000-60000 <500 <80 各类印刷工艺 光催化1000-80000 氧化法 <1000 <90 各类印刷工艺 备注:LEL——VOCs组分的爆炸极限下限 根据印刷行业工艺特点及VOCs排放特征不同设定了六种典型工况,如表4所示,在此条件下对上述治理技术进行环境效益和经济成本分析。
表4 评价工况设定
使用热固工艺类型 型油墨的平板印刷 使用醇溶性油墨的柔版印刷 凹版印刷 丝网印溶剂型水基油墨 油墨 覆膜 刷 废气风量10000 (m/h) 310000 10000 10000 10000 40000 废气中VOCs浓度(mg/m3) 100 100 100 100 100 2000 成分复杂,异丙醇含包括丁酮、量接近甲基异丁基VOCs成分分析 60%,其余主要成分为醇、烷醇、丙醇、烃类 乙酸乙酯 乙醇、异丙酮、甲苯、醇等 异丙醇、乙酯 类 乙酸乙酮、醚酯 乙醇、异佛尔乙酸乙芳烃、主要为年运行时间5000 (h) 5000 5000 5000 5000 5000 印刷工艺和复合工艺由于产生的废气量、废气浓度和组成差别较大,对治理技术的要求不同,因此将按不同工艺对治理技术的环境效益和经济成本分开评价。
印刷工艺采用的吸附法以颗粒活性炭作为吸附剂为例,低温等离子体法以电晕放电技术为例,结果如表5所示。
表5 印刷工艺废气典型VOCs治理技术的环境效益和成本分析
治理技术 吸附法 低温等离子体法 吸附—催化燃烧法 光催化氧化法 初次投入成本(万元) 15 20 50 15 年运行费用(万元) 30-50 10 10 7 年经济效益(万元) —— —— —— —— 可达治理50-80% 效率(%) 50-90% ≥95% 50-95% 1、 活性炭需要及时更1、 治理效1、 适用于1、 受污换,否则治理效率大大降低 存在问题 2、 监管存在较大问题 率波动范围较VOCs浓度较大大。 的工况。 2、 可能存2、 存在一定染物成分影响,治理效率波动范围较大。 3、 活性炭质量影响治在二次VOCs安全隐患。 污染。 理效率 2、 催化
4、 废 吸附后产生危险固剂易失活 5、 果差 对酮类物质去除效适合复合工艺的吸附-冷凝回收法和吸附-催化燃烧法以活性炭纤维吸附剂为例,对其环境效益和成本分析的结果如表6所示:
表6 复合工艺废气典型VOCs治理技术的环境效益和成本分析
治理技术 活性炭纤维吸附-冷凝回收 活性炭纤维吸附—催化燃烧 初次投入成本(万元) 280 70 年运行费用(万元) 82 16 年经济效益(万元) 120 —— 三年总投入(万元) 128 134 可达治理效率(%) 90% 90% (1) 初次投入成本和运(1) 无经济效益 行费用较高 (2) 存在问题 (2) 回收溶剂回用率有(3) 待提高 (4) (3)
催化氧化技术不够成熟 存在二次污染 存在安全隐患 对覆膜二段、三段