目前的揮發(fā)性有機污染物的治理包括破壞性，非破壞性方法，及這兩種方法的組合。

破壞性的方法包括燃燒、生物氧化、熱氧化、光催化氧化，低溫等離子體及其集成的技術(shù)，主要是由化學(xué)或生化反應，用光，熱，微生物和催化劑將VOCs轉化成CO₂和H₂O等無(wú)毒無(wú)機小分子化合物。

非破壞性法，即回收法，主要是碳吸附、吸收、冷凝和膜分離技術(shù)，通過(guò)物理方法，控制溫度，壓力或用選擇性滲透膜和選擇性吸附劑等來(lái)富集和分離揮發(fā)性有機化合物。

傳統的揮發(fā)性廢氣處理常用吸收、吸附法去除，燃燒去除等，在最近幾年中，半導體光催化劑的技術(shù)體，低溫等離子得到了迅速發(fā)展。

處理工藝解析

1.吸附工藝

（1）吸附工藝簡(jiǎn)介

吸附法主要適用于低濃度氣態(tài)污染物的凈化，對于高濃度的有機氣體，通常需要首先經(jīng)過(guò)冷凝等工藝將濃度降低后再進(jìn)行吸附凈化。吸附技術(shù)是最為經(jīng)典和常用的氣體凈化技術(shù)，也是目前工業(yè)VOCs 治理的主流技術(shù)之一。吸附法的關(guān)鍵技術(shù)是吸附劑、吸附設備和工藝、再生介質(zhì)、后處理工藝等。

活性炭因其具有大比表面積和微孔結構而廣泛應用于吸附回收有機氣體。目前，對活性炭吸附有機氣體的研究主要集中在吸附平衡的預測、活性炭材料的改性及有機物的物化性質(zhì)對活性炭吸附性能的影響。

（2）活性炭吸附工藝原理及流程

活性炭纖維吸附有機廢氣是當今世界上最為先進(jìn)的技術(shù)之一，活性炭纖維比顆粒狀活性炭具有更大的吸附容量和更快的吸附動(dòng)力學(xué)性能，活性炭吸、脫附工藝流程見(jiàn)圖1。

（3）活性炭吸附工藝影響因素

（4）活性炭?jì)艋諝獾奈锢砦?，如圖2所示四種情況：

• 分子直徑大于孔的直徑，由于空間位阻，分子不能入孔，因此不吸附；

• 分子直徑等于孔的直徑，吸附劑的捕捉力很強，非常適合低濃度吸附；

• 分子直徑小于孔的直徑，孔內發(fā)生毛細管冷凝，吸附容量大；

• 分子直徑遠小于孔的直徑，吸附分子很容易解吸，解吸速率高，低濃度下的吸附量較小。

（5）活性炭吸附工藝的優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

• 適用于低濃度的各種污染物；

• 活性炭?jì)r(jià)格不高，能源消耗低，應用起來(lái)比較經(jīng)濟；

• 通過(guò)脫附冷凝可回收溶劑有機物；

• 應用方便，只與同空氣相接觸就可以發(fā)揮作用；

• 活性炭具有良好的耐酸堿和耐熱性，化學(xué)穩定性較高。

缺點(diǎn)：

• 吸附量小，物理吸附存在吸附飽和問(wèn)題，隨著(zhù)吸附劑的消耗，吸附能力也變弱，使用一段時(shí)間后可能會(huì )出現吸附量小或失去吸附功能；

• 吸附時(shí)，存在吸附的專(zhuān)一性問(wèn)題，對混合氣體，可能吸附性會(huì )減弱，同時(shí)也存在分子直徑與活性炭孔徑不匹配，造成脫附現象；

2.吸收工藝

（1）吸收工藝簡(jiǎn)介

用溶液、溶劑或清水吸收工業(yè)廢氣中的揮發(fā)性氣體，使其與廢氣分離的方法叫吸收法。溶液、溶劑、清水稱(chēng)為吸收劑。吸收劑不同可以吸收不同的有害氣體。

吸收法使用的吸收設備叫吸收器、凈化器或洗滌器。吸收法的工藝流程和濕法除塵工藝近似，只是濕法除塵工藝用清水，而吸收法凈化有害氣體要用溶劑或溶液。

（2）吸收工藝原理及流程

以石油和天然氣回收為例，石油和天然氣回收應包括煉油廠(chǎng)，化工廠(chǎng)，石油和天然氣站裝卸、產(chǎn)生的油氣。石油和天然氣出廠(chǎng)到銷(xiāo)售終端是一個(gè)完整的系統。

美國和歐洲國家，通常是在加油站采用一階段和兩階段油氣回收措施，即密閉卸油與加油，儲罐內油氣返回油罐車(chē)，在加油時(shí)使用真空輔助裝置或油箱內壓返回儲罐。在油庫，煉油廠(chǎng)和其他石油制品經(jīng)銷(xiāo)地設置油氣回收裝置，回收油氣。

吸收法通常用于油氣回收。裝卸油品時(shí)產(chǎn)生的油氣進(jìn)入吸收塔，從出口排出貧油空氣，解吸塔內進(jìn)行吸收液的真空解吸，解吸的吸收液再循環(huán)利用，回收塔用汽油將進(jìn)入的解吸氣進(jìn)行回收，尾氣返回吸收塔重復該過(guò)程。用溶液吸收法回收揮發(fā)性有機物的吸收液通常是特殊的吸收液，吸收液的選擇將影響回收效果。

（3）吸收工藝優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

吸收法工藝比較簡(jiǎn)單，設備投資較低，操作和維修費用基本與碳吸附法相當，由于吸收介質(zhì)是采用煤油和吸收液，因此沒(méi)有二次污染問(wèn)題。

缺點(diǎn)：

此工藝方法回收效率低，對于環(huán)保要求較高時(shí)，很難達到允許的油氣排放標準；設備占地空間大；能耗高；吸收劑消耗較大，需不斷補充。

3.冷凝工藝

（1）冷凝工藝簡(jiǎn)介

油品在儲運和銷(xiāo)售過(guò)程中部分輕烴組分揮發(fā)進(jìn)入大氣，造成資源浪費和環(huán)境危害。同時(shí)有機溶劑廣泛應用于工業(yè)生產(chǎn)中，每年都有大量的有機溶劑揮發(fā)到空氣中，危害人類(lèi)健康，造成嚴重的環(huán)境污染。采取合適的方法回收這些揮發(fā)性有機物不但可以降低企業(yè)生產(chǎn)成本，而且具有巨大的環(huán)保效益。

冷凝法是用來(lái)回收VOCs的一種有效方法，其基本原理是利用氣態(tài)污染物在不同的溫度和壓力下具有不同飽和蒸汽壓，通過(guò)降低溫度和增加壓力，使某些有機物凝結出來(lái)，使VOCs得以?xún)艋突厥铡?/span>

（2）冷凝工藝原理及流程

冷凝式油氣回收設備采用多級復疊或自復疊制冷技術(shù)，系統流程雖然相對復雜，但其關(guān)鍵部件壓縮機和節流機構已全部實(shí)現本土化生產(chǎn)，投資和運行成本較低。

根據換熱管工作原理可分為制冷劑回路和氣體回路部分，換熱管連接兩部。在氣體循環(huán)部分，低溫冷媒在換熱器中和熱的有機溶劑混合氣體進(jìn)行熱交換，有機溶劑液化后回收，制冷劑流入儲液罐。

制冷劑回路，壓縮機將制冷劑壓縮成高溫高壓氣態(tài)制冷劑，通過(guò)風(fēng)冷冷凝器液化，通過(guò)干燥過(guò)濾器，在冷媒-制冷劑熱交換器中冷的液態(tài)制冷劑與冷媒進(jìn)行熱交換，低溫冷媒進(jìn)入儲液罐，制冷劑通過(guò)吸入過(guò)濾器進(jìn)入壓縮機入口，完成整個(gè)的制冷劑冷媒換熱過(guò)程。

（3）冷凝工藝的影響因素

冷凝分離法回收輕烴要對原料氣體冷卻降溫。根據原理可分為節流膨脹制冷，膨脹機膨脹制冷。根據工藝可分為制冷劑制冷（如丙烷制冷），節流膨脹制冷，膨脹機膨脹制冷，混合制冷（在膨脹機膨脹制冷或工藝流體自身節流膨脹制冷的基礎上外加冷劑制冷）。

分離方法包括精餾系統精餾分離，分離器相平衡分離。這個(gè)過(guò)程一般包括脫水、增壓（低壓力氣體）、精餾和制冷。以上冷凝工藝的各個(gè)部分的選擇都會(huì )影響最終的冷凝效果。

（4）冷凝工藝優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

冷凝法是利用物質(zhì)沸點(diǎn)的不同回收，適合沸點(diǎn)較高的有機物，該方法具有回收純度高、設備工藝簡(jiǎn)單、能耗低的優(yōu)點(diǎn)；并有設備緊湊、占用空間小、自動(dòng)化程度高、維護方便、安全性好、輸出為液態(tài)油可直接利用等優(yōu)點(diǎn)；

缺點(diǎn)：

單一冷凝法要達標需要降到很低的溫度，耗電量巨大，不是真正意義上的“節能減排”。

4.膜分離工藝

（1）膜分離工藝簡(jiǎn)介

在石油開(kāi)采和儲運過(guò)程中，部分油品揮發(fā)到大氣中形成的油氣中，除空氣外，主要C4-C5以及少量芳香烴。這些有機蒸氣排放不僅造成嚴重的資源浪費，而且對空氣質(zhì)量有很大影響，進(jìn)而影響人類(lèi)的健康，目前，有機蒸氣的分離回收方法主要是冷凝、活性炭吸附、膜分離法、溶劑吸收法。膜分離技術(shù)是一種效率較高的分離方法 。

（2）膜分離工藝原理及流程

膜分離有機蒸氣回收系統是通過(guò)溶解-擴散機理來(lái)實(shí)現分離的。氣體分子與膜接觸后，在膜的表面溶解，進(jìn)而在膜兩側表面就會(huì )產(chǎn)生一個(gè)濃度梯度，因為不同氣體分子通過(guò)致密膜的溶解擴散速度有所不同，使得氣體分子由膜內向膜另一側擴散，最后從膜的另一側表面解吸，最終達到分離目的。

膜分離裝置設于高壓冷凝器之后，緩沖罐前，由于排放氣壓縮機能力不足，只有一部分氣體經(jīng)過(guò)膜分離裝置，其他部分直接進(jìn)入緩沖罐，滲透氣返回至低壓冷卻器前，尾氣進(jìn)入緩沖罐。

（3）膜分離工藝的影響因素

支撐層的材質(zhì)對滲透速率和烴類(lèi)VOCs回收率產(chǎn)生重要影響，對于同一種材質(zhì)的支撐層，滲透速率和烴類(lèi)VOCs 回收率隨孔徑的減小而增大，但當孔徑減到某一臨界值時(shí)，隨孔徑的繼續減小，滲透速率和烴類(lèi)VOCs 回收率將減小。

（4）膜分離工藝優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)： 

膜分離技術(shù)是近代石油化工學(xué)科中分離科學(xué)的前沿技術(shù)。它具有投資小、見(jiàn)效快、流程簡(jiǎn)單、回收率高、能耗低、無(wú)二次污染的特點(diǎn)，具有較高的科技含量；

缺點(diǎn)：

投資大；膜國產(chǎn)率低，價(jià)格昂貴，而且膜壽命短；膜分離裝置要求穩流、穩壓氣體，操作要求高。

5.燃燒工藝

（1）燃燒工藝簡(jiǎn)介

一類(lèi)VOCs 處理方法是所謂破壞性技術(shù)，即通過(guò)化學(xué)或生物的技術(shù)使VOCs 轉化為二氧化碳、水以及氯化氫等無(wú)毒或毒性小的無(wú)機物。燃燒法即屬此類(lèi)技術(shù)。

燃燒法分直接燃燒法和催化燃燒法。直接燃燒法適合處理高濃度 VOCs 的廢氣，因其運行溫度通常在800-1200℃時(shí)，工藝能耗成本較高，且燃燒尾氣中容易出現二惡英、NOx等副產(chǎn)物；由于廢氣中VOCs濃度一般較低，僅僅依靠反應熱，一般難以維持反應所需的溫度。

為了提高熱經(jīng)濟性，人們開(kāi)展了大量的研究，一個(gè)方向是改進(jìn)催化劑的性能使反應溫度降低。另一個(gè)方向是研究新的工藝技術(shù)、新的反應器設計以使反應能在較高的溫度下自熱地實(shí)現。

（2）燃燒工藝原理及流程

催化燃燒中，預熱式是一種基本的流程形式。有機廢氣在進(jìn)入反應器之前，要在預熱室中的加熱，因為有機廢氣溫度低于100攝氏度時(shí)，濃度低，熱量不能自給。燃燒凈化后，與未處理的廢氣進(jìn)行熱交換，回收部分的熱量。煤氣或電加熱是該工藝常用的方法，加熱到催化反應所需的點(diǎn)火溫度。

（3）燃燒工藝的影響因素

催化燃燒催化劑的選擇是關(guān)鍵，在消除效率和能耗方面其性能具有決定性的作用。對于揮發(fā)性有機化合物氧化催化劑一般可分為2類(lèi)：貴金屬催化劑（鉑，鈀等）和金屬氧化物催化劑（銅，鉻，錳等），貴金屬催化劑被廣泛使用于揮發(fā)性有機化合物的催化燃燒，因其具有良好的起燃活性。在用于催化氧化VOCs的貴金屬催化劑中，鉑比鈀活性要高。

（4）燃燒工藝優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

相較與直接燃燒法其輔助燃料費用低，二次污染物NOx生成量少，燃燒設備的體積較小，VOCs去除率較高；

缺點(diǎn)：

催化劑價(jià)格較貴，且要求廢氣中不得含有會(huì )導致催化劑失活的成分。

6.生物過(guò)濾工藝

（1）生物過(guò)濾工藝簡(jiǎn)介

利用微生物的新陳代謝過(guò)程對多種有機物和某些無(wú)機物進(jìn)行生物降解，可以有效去除工業(yè)廢氣中的污染物質(zhì)，此即為處理有機廢氣的生物法。

最先提出采用微生物處理廢氣構想的是 Bach，他曾于1923年利用土壤過(guò)濾床處理污水處理廠(chǎng)散發(fā)的含 H₂S 惡臭氣體。在德國和荷蘭的許多地區，該技術(shù)已大規模并成功地應用于控制氣味，揮發(fā)性有機化合物和空氣中的有毒排放，許多常見(jiàn)的空氣污染物的控制效率已經(jīng)達到90％以上。

（2）生物過(guò)濾工藝原理及流程

生物過(guò)濾工藝系統通過(guò)氣體輸送裝置，噴淋裝置和過(guò)濾塔主體三個(gè)部分組合而成。揮發(fā)性有機化合物通過(guò)加壓預濕，在過(guò)濾塔內與填料層表面的生物膜相接觸，揮發(fā)性有機物從氣相轉移到生物膜，進(jìn)而被微生物分解利用，并且被轉化成二氧化碳，水和其他的分子物質(zhì)，然后將凈化后的氣體排出。噴淋裝置定期向填料層噴灑噴淋液, 以調節填料層的水分含量、pH 值和營(yíng)養鹽含量。

（3）生物過(guò)濾工藝的影響因素

填料：生物滴濾器中, 生物膜生長(cháng)在填料的表面, 氣態(tài)有機物流通于填料之間的空隙。填料比表面積的大小在一定程度上反映了微生物的多少, 孔隙率則影響氣體、液體的流速, 而填料層的高度對有機物是否處理完全有著(zhù)重要意義。

營(yíng)養液：生物滴濾塔中的營(yíng)養物質(zhì)，微量元素和緩沖液均勻噴灑在填料上，以提供生物膜中生物菌群生長(cháng)和繁殖所需的營(yíng)養物質(zhì)。揮發(fā)性有機物的去除率一定程度上受營(yíng)養液的流量，氮和磷的含量等的影響。

進(jìn)氣：生物滴濾器運行過(guò)程中, 氣體流量、入口氣體濃度的大小都對氣體本身的去除效率有著(zhù)顯著(zhù)的影響。

（4）生物過(guò)濾工藝優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

適用范圍廣，處理效率高，工藝簡(jiǎn)單，費用低，無(wú)二次污染 。

缺點(diǎn)：

對高濃度、 生物降解性差及難生物降解的 VOCs 去除率低 。

7.等離子體工藝

（1）等離子體工藝簡(jiǎn)介

等離子體污染物控制技術(shù)利用氣體放電產(chǎn)生具有高度反應活性的粒子與各種有機、無(wú)機污染物發(fā)生反應，從而使污染物分子分解成為小分子化合物或氧化成容易處理的化合物而被去除。

這一技術(shù)的最大特點(diǎn)是可以高效、便捷地對多種污染物進(jìn)行破壞分解，使用的設備簡(jiǎn)單，占用的空間較小，并適合于多種工作環(huán)境。

（2）等離子體工藝原理及流程

用于處理?yè)]發(fā)性有機物的主要是電暈放電,主要的降解機制如下：在施加的電場(chǎng)下，在電極空間中的電子獲得了能量并開(kāi)始加速。運動(dòng)的過(guò)程中的電子與氣體分子相互碰撞，使氣體分子被激發(fā)、電離或吸附電子成為負離子。

（3）等離子體工藝的影響因素

在降解過(guò)程中，電極電壓的選擇和控制是其主要內容，它會(huì )影響放電介質(zhì)的放電和電子的攜能，以及之后的一系列反應，進(jìn)而影響到降解效率；同時(shí)電極電壓也作為該方法達到商業(yè)應用的一個(gè)重要參數，因此電極電壓的選擇特別關(guān)鍵。

低溫等離子體降解VOCs除了和電極電壓有密切關(guān)系外,其還受反應器結構、反應背景氣氛、VOCs 廢氣中含水量、放電頻率、放電電壓、VOCs 的化學(xué)結構、催化劑種類(lèi)、低溫等離子體放電形式、反應溫度以及 VOCs的初始濃度等的影響,其中以氣體濃度和氣流量的影響為主。

（4）等離子體工藝優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

處理效率高，運行費用低，特別對芳烴的去除效率高。

缺點(diǎn)：

對高濃度 VOCs 處理效率一般，目前主要停留在實(shí)驗室階段，缺乏實(shí)際應用。

8光催化氧化工藝

（1）光催化氧化工藝簡(jiǎn)介

光化學(xué)和光催化氧化法是目前研究較多的一種高級氧化技術(shù)。光催化反應即在光的作用下進(jìn)行的化學(xué)反應。分子吸收特定波長(cháng)的電磁輻射后，是分子達到激發(fā)態(tài)，然后發(fā)生化學(xué)反應，產(chǎn)生新的物質(zhì)，或成為熱反應的引發(fā)劑。

（2）光催化氧化工藝原理及流程

Ti0₂作為一種半導體材料其自身的光電特性決定了它可以用作光催化劑。半導體的能帶結構通常是一個(gè)電子填充低能量?jì)r(jià)帶（VB）和一個(gè)空的高能量的導帶（CB），導帶和價(jià)帶之間的區域被稱(chēng)為禁帶。

當照射半導體的光能量等于或大于禁帶寬度時(shí)，其價(jià)帶電子被激發(fā)，跨過(guò)禁帶進(jìn)入導帶，并在價(jià)帶中產(chǎn)生相應空穴。電子從價(jià)帶激發(fā)到導帶，激發(fā)后分離的電子和空穴都有一部分進(jìn)一步進(jìn)行反應。

光催化反應機理見(jiàn)圖：

（3）光催化氧化工藝的影響因素

研究表明，反應物初始濃度對光催化效率或降解速率有明顯的影響。光催化效率隨著(zhù)初始濃度增加而波動(dòng)，存在明顯的濃度轉變點(diǎn)；低濃度目標物的光催化降解效率大于高濃度目標物的光催化降解效率。

濕度對光催化反應的影響尚無(wú)一致性結論。對于不同化合物或者不同濃度等實(shí)驗條件，存在很大的差別。

（4）光催化氧化工藝優(yōu)缺點(diǎn)

優(yōu)點(diǎn)：

處理效率高，運行費用低，適用于低濃度廣范圍的 VOCs特別對芳烴的去除效率高；

缺點(diǎn)：

對高濃度 VOCs 處理效率一般；主要還停留在實(shí)驗室階段，缺乏實(shí)際應用。

9.沸石轉輪+RTO工藝

（1）工藝原理：

VOCs廢氣通過(guò)沸石濃縮轉輪后，能有效被吸附于沸石中，達到去除的目的。經(jīng)過(guò)沸石吸附的揮發(fā)性氣體被潔凈后直接通過(guò)煙囪排放到大氣中，轉輪持續以1-6轉/小時(shí)的速度旋轉。

同時(shí)將吸附的揮發(fā)性有機物傳送至脫附區，于脫附區中利用一小股加熱氣體將揮發(fā)性有機物進(jìn)行脫附，脫附后的沸石轉輪旋轉至吸附區，持續吸附揮發(fā)性有機氣體。脫附后的濃縮有機廢氣送至焚化爐進(jìn)行燃燒轉成二氧化碳及水蒸氣排放至大氣中。

2.技術(shù)特點(diǎn)

工藝選擇

1.技術(shù)選擇

2.根據VOCs濃度及流量

3.相對費用