目前，我國正處于全面建設(shè)小康社會(huì)的關(guān)鍵時(shí)期，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人民群眾物質(zhì)需求的增長，必將使工業(yè)保持較快的發(fā)展，資源能源消耗持續(xù)增長，大氣環(huán)境將面臨前所未有的壓力。隨著工業(yè)的快速發(fā)展、能源消費(fèi)快速增長，排放的大量二氧化硫、氮氧化物與揮發(fā)性有機(jī)物導(dǎo)致細(xì)顆粒物、臭氧、酸雨等二次污染呈加劇態(tài)勢，嚴(yán)重制約社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，威脅人民群眾身體健康。

近年來，隨著二氧化硫、氮氧化物減排工作的持續(xù)深入，工程減排的空間日益縮減，二氧化硫、氮氧化物排放得到有效控制。但是，對細(xì)顆粒物貢獻(xiàn)較大的揮發(fā)性有機(jī)物控制尚處于起步階段，現(xiàn)有污染控制力度難以滿足人民群眾對改善環(huán)境空氣質(zhì)量的迫切要求。

揮發(fā)性有機(jī)物(VolatileOrganicCompounds簡稱VOCs)指常壓下沸點(diǎn)低于250oC，或者能夠以氣態(tài)分子的形態(tài)排放到空氣中的所有有機(jī)化合物(不包括甲烷)。按其化學(xué)結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步分為：烷類、芳烴類、酯類、醛類和其他等。常見的有苯、甲苯、二甲苯、苯乙烯、三氯乙烯等等。室內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機(jī)化合物濃度過高時(shí)很容易引起急性中毒，輕者會(huì)出現(xiàn)頭痛、頭暈、咳嗽、惡心、嘔吐、或呈酩醉狀;重者會(huì)出現(xiàn)肝中毒甚至很快昏迷，有的還可能有生命危險(xiǎn)。長期居住在揮發(fā)性有機(jī)化合物污染的室內(nèi)，可引起慢性中毒，損害肝臟和神經(jīng)系統(tǒng)、引起全身無力、瞌睡、皮膚瘙癢等。有的還可能引起內(nèi)分泌失調(diào)、影響性功能;苯和二甲苯還能損害系統(tǒng)，以至引發(fā)白血病。通常情況下這些揮發(fā)性氣體直接排放到大氣中后會(huì)直接形成大氣污染源。除此之外，它還可以經(jīng)過復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)，形成二次有機(jī)氣溶膠，進(jìn)而危害人體健康。這也是形成PM2.5的重要前身之一。

目前，常見的有機(jī)廢氣治理方法主要有吸附法、吸收法、燃燒法、冷凝法、生物膜法、低溫等離子體法等幾類。吸附法是將有機(jī)氣體直接通過活性炭等吸附介質(zhì)，通過吸附介質(zhì)表面的微孔吸附各種有害氣體，從而達(dá)到凈化的目的;該方法有機(jī)廢氣凈化效率可達(dá)95%，工藝成熟、設(shè)備簡單、投資較小、操作方便，同時(shí)根據(jù)選用吸附介質(zhì)的不同可進(jìn)行脫附再生，避免產(chǎn)生二次固體污染。吸收法可分為化學(xué)吸收和物理吸收，化學(xué)吸收主要應(yīng)用于化學(xué)活性較高的有機(jī)廢氣，物理吸收是選用具有較小揮發(fā)性的液體吸收劑，它與被吸收組分有較高的親和力，吸收飽和后經(jīng)加熱解析冷卻后重新使用。該法用于大氣量、溫度低、濃度低的廢氣，但液體吸收法凈化率只有60%～80%，在實(shí)際應(yīng)用存在吸收效率不高、油霧夾帶現(xiàn)象，一般難以達(dá)到國家排放標(biāo)準(zhǔn)，而且存在著二次污染問題。燃燒法分為直接燃燒法和催化燃燒法，直接燃燒法是利用燃?xì)饣蛉加偷容o助燃料燃燒放出的熱量將混合氣體加熱到一定溫度(700—800℃)，駐留一定的時(shí)間，使可燃的有害氣體燃燒，該法工藝簡單、設(shè)備投資少，但能耗大、運(yùn)行成本高。催化燃燒法是將廢氣加熱到200～300℃，經(jīng)過催化床燃燒，達(dá)到凈化目的，該法能耗低、凈化率高(95%一97%)、無二次污染、工藝簡單操作方便，適用于高溫、高濃度、小風(fēng)量的有機(jī)廢氣治理。冷凝法是將廢氣直接冷凝或吸附濃縮后冷凝，冷凝液經(jīng)分離回收有價(jià)值的有機(jī)物，常與吸收、吸附等凈化方式聯(lián)合使用。該法適用于濃度高、溫度低、風(fēng)量小的廢氣處理。但此措施投資大、能耗高、運(yùn)行費(fèi)用大。生物膜法是采用特定的微生物，以有機(jī)物作為能源和碳源進(jìn)行生長代謝，從而將其分解為無毒的無機(jī)物(如CO和H2O)和低毒的有機(jī)物，該方法設(shè)備簡單、投資少、運(yùn)行費(fèi)用低、無二次污染，但反應(yīng)裝置占地面積較大，反應(yīng)時(shí)間較長。低溫等離子體法是利用介質(zhì)阻擋放電的非平衡態(tài)等離子體對常壓下流動(dòng)態(tài)含有機(jī)化合物的廢氣進(jìn)行處理，將其轉(zhuǎn)化為CO和H2O等物質(zhì)，從而達(dá)到凈化廢氣的目的。該法處理效率高，能量利用率高，設(shè)備簡單，投資少，但存在處理量小等缺點(diǎn)。

在實(shí)際應(yīng)用中，工程設(shè)計(jì)單位會(huì)根據(jù)公司的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及生產(chǎn)有機(jī)廢氣特征，結(jié)合已有的工程實(shí)例，在確保尾氣達(dá)標(biāo)的前提下，盡可能采用簡單、成熟、可靠、處理效率高的處理工藝或者聯(lián)合處理工藝，達(dá)到功能可靠、經(jīng)濟(jì)合理、管理方便的治理目的。本文以常熟某噴涂企業(yè)為例，淺析活性炭吸附脫附+催化燃燒處理工藝在低濃度、大風(fēng)量有機(jī)廢氣治理中的應(yīng)用。

該噴涂企業(yè)主要進(jìn)行汽車表面涂裝，廢氣產(chǎn)生源主要為噴涂、流平和烘干過程中產(chǎn)生的廢氣，主要成分為甲苯、二甲苯等有機(jī)廢氣，噴涂、流平工序設(shè)計(jì)總風(fēng)量為280000m/h，屬低濃度、大風(fēng)量有機(jī)廢氣，烘干工序設(shè)計(jì)總風(fēng)量為6000m/h，濃度相對較高。根據(jù)其有機(jī)廢氣特征，選用活性炭吸附脫附+催化燃燒處理工藝進(jìn)行處理，噴涂、流平工序廢氣進(jìn)入活性炭吸附床，有機(jī)廢氣吸附在活性炭內(nèi)，廢氣得以凈化后達(dá)標(biāo)排放，凈化效率可達(dá)92%，活性炭吸附飽和以后采用熱空氣對活性炭脫附，脫附出來的高濃度廢氣進(jìn)入催化燃燒床進(jìn)行燃燒，使其得到凈化，廢氣處理達(dá)到相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)。烘干廢氣由于溫度較高(溫度大于40℃不利于活性炭吸附)，且濃度較高，直接采用催化燃燒工藝進(jìn)行治理，催化燃燒處理效率98%，燃燒后的廢氣通過換熱器后排出，節(jié)能高達(dá)70%以上，運(yùn)行能耗低，廢氣能達(dá)到相應(yīng)排放標(biāo)準(zhǔn)。工藝流程如圖1所示。

 

此系統(tǒng)工藝流程分為三個(gè)部分：吸附氣體流程、催化凈化流程、脫附氣體流程，詳見圖1所示的工藝流程圖。

吸附氣體流程：噴涂廢氣中含有一定量的漆霧，為避免活性炭失活，采用干式過濾器預(yù)處理，經(jīng)過濾器過濾后的有機(jī)廢氣由風(fēng)管引出后進(jìn)活性炭吸附床，氣體進(jìn)入吸附床后，氣體中的有機(jī)物質(zhì)被活性炭吸附而著附在活性炭的表面，從而使氣體得以凈化，凈化后的氣體再通過風(fēng)機(jī)排向大氣。

催化氣體流程：烘干室氣體由風(fēng)管匯總引入催化燃燒床，氣體首先經(jīng)過催化床中的換熱器，然后進(jìn)入催化床中的預(yù)熱器，在電加熱器的作用下，使氣體溫度提高到300℃左右，再通過催化劑，有機(jī)物質(zhì)在催化劑的作用下燃燒，被分解為CO和H2O，同時(shí)放出大量的熱，氣體溫度進(jìn)一部提高，該高溫氣體再次通過換熱器，與進(jìn)來的冷風(fēng)換熱，回收一部分熱量后由風(fēng)機(jī)作用直接排人大氣。

脫附氣體流程：當(dāng)吸附床吸附飽和后，停止吸附主風(fēng)機(jī)，原有的烘干室廢氣處理系統(tǒng)一催化凈化裝置通過閥門切換改為脫附狀態(tài)，關(guān)閉吸附床進(jìn)出口閥門。啟動(dòng)脫附風(fēng)機(jī)對該吸附床脫附，脫附氣體首先經(jīng)過催化床中的換熱器，然后進(jìn)入催化床中的預(yù)熱器，在電加熱器的作用下，使氣體溫度提高到300℃左右，再通過催化劑，有機(jī)物質(zhì)在催化劑的作用下燃燒，被分解為CO和H2O，同時(shí)放出大量的熱，氣體溫度進(jìn)一部提高，該高溫氣體再次通過換熱器，與進(jìn)來的冷風(fēng)換熱，回收一部分熱量脫附。從換熱器出來的氣體分兩部分：一部分直接排空;另一部分進(jìn)入吸附床對活性炭進(jìn)行脫附。當(dāng)脫附溫度過高時(shí)可啟動(dòng)補(bǔ)冷風(fēng)機(jī)進(jìn)行補(bǔ)冷，使脫附氣體溫度穩(wěn)定在一個(gè)合適的范圍內(nèi)?；钚蕴课酱矁?nèi)溫度超過報(bào)警值，自動(dòng)啟用火災(zāi)應(yīng)急自動(dòng)噴淋系統(tǒng)。脫附氣體流程在不進(jìn)行生產(chǎn)的周日進(jìn)行，避免與吸附氣體流程和催化氣體流程沖突，保證生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

根據(jù)該廠的實(shí)際運(yùn)行情況來看，該治理工藝性能穩(wěn)定、操作簡單、安全可靠、無二次污染、設(shè)備占地面積小?；钚蕴课矫摳较到y(tǒng)將低濃度、大風(fēng)量有機(jī)廢氣轉(zhuǎn)變?yōu)楦邼舛?、小風(fēng)量的有機(jī)廢氣，大大降低了催化燃燒的能耗。新型蜂窩狀活性炭吸附材料熱力學(xué)性能好、低阻低耗、高吸附率，極適合在大風(fēng)量下使用。催化燃燒床采用陶瓷蜂窩體的貴金屬催化劑，阻力小，低壓風(fēng)機(jī)就可以正常運(yùn)轉(zhuǎn)，不但能耗少而且噪音低。吸附有機(jī)廢氣的活性炭吸附床可用催化燃燒處理廢氣生產(chǎn)的熱量進(jìn)行脫附再生，脫附后的氣體再送人催化燃燒床燃燒凈化，不需要外加能量，運(yùn)行費(fèi)用低，節(jié)能效果好。該治理設(shè)施可為其他同類企業(yè)低濃度、大風(fēng)量有機(jī)廢氣的治理提供一個(gè)可靠有效的參考。

活性炭吸附脫附加催化燃燒處理工藝將活性炭吸附法和催化燃燒法串聯(lián)使用，繼承了雙方的優(yōu)點(diǎn)又避免了各自的不足，特別適用于低濃度、大風(fēng)量有機(jī)廢氣的治理，該方法技術(shù)成熟、、安全可靠、處理效率高、投資運(yùn)行成本低，有機(jī)廢氣經(jīng)治理后可穩(wěn)定達(dá)標(biāo)排放，可作為有效的揮發(fā)性有機(jī)物污染控制技術(shù)進(jìn)行推廣。