vocs華南理工大學范文第1篇
本工作利用日光輻照H2O2-草酸鐵(VisH2O2-)氧化法處理棉漿粕廢水,將草酸鹽引入光-Fenton氧化法,可有效提高反應體系對紫外光和可見光的利用率,以日光代替人工電光源,大大降低了處理成本。
1 實驗部分
1.1 廢水水質
實驗用廢水取自某玻璃紙廠棉漿粕廢水調節池,澄清后測得COD為2 900～3 900 mg/L、濁度為130.0 NTU、pH為12.86。
1.2 試劑和儀器
實驗用試劑均為分析純。
JJ-4型六聯電動攪拌機:常州國華電器有限公司;PHS-3型精密pH計:上海雷磁儀器廠;6890-5973型氣相色譜-質譜聯用(GC-MS)儀:HP5型石英毛細管柱,30 m×0.25 mm×0.25μm,美國Agilent公司;ZD-1型濁度計:天津分析儀器廠。
1.3 實驗原理
Vis-H2O2-體系能形成3種穩定的草酸鐵絡合離子,分別為Fe (C2O4)+,。它們都具有光化學活性,其中的光化學活性最強[1],具有其他絡合離子所不具備的光譜特性,不僅對波長高于200 nm的紫外光有較高的摩爾吸收系數,甚至能吸收波長為500 nm的可見光,這一波長范圍與日光光譜中的近紫外光區和可見光區(250～570 nm)有很好的重疊,因而該體系可在日光作用下發生光解反應。在日光輻照下草酸鐵絡合物光解成Fe2+和H2O2,為體系提供了持續的·OH來源[3,7～9],·OH通過取代、加成、電子轉移等方式與有機物作用,使有機物降解直至完全礦化。草酸鐵絡合物的加入降低了外加H2O2的用量,加速Fe3+向Fe2+的轉化,保證了體系對日光和H2O2的較高利用率,提高了反應效率。隨著反應的進行最終生成CO2,Fe3+隨著的消耗生成Fe(OH)3沉淀移出水相,不會產生二次污染[10]。
1.4 實驗方法
取150 mL廢水于燒杯中,調節廢水pH,加入一定量的H2O2,FeSO4·7H2O,K2C2O4·H2O,在晴好天氣,中午11～13時的日光下攪拌反應一段時間后離心分離,取上清液測COD并計算COD去除率。
1.5 分析方法
按照文獻[11]的方法制備廢水的GC-MS分析試樣,GC-MS分析條件:載氣為N2,流量1 mL/min;進樣口溫度250℃,柱溫70℃,進樣量0.1μL,分流比35:1;質量掃描范圍15～500 amμ;電子轟擊離子源,電子轟擊能量70 eV,倍增電壓2 400 V,離子源溫度250℃。采用快速重鉻酸鉀法測定COD[12]。采用濁度計測定廢水濁度[13]。
2 結果與討論
2.1 H2O2加入量對COD去除率的影響
在廢水體積為150 mL、廢水pH為4.00、K2C2O4·H2O加入量為0.290 9 g、FeSO4·7H2O加入量為0.600 0 g、反應時間為60 min的條件下,H2O2加入量對COD去除率的影響見圖1。由圖1可見:隨H2O2加入量的增加,COD去除率先升高后下降;H2O2加入量為2.0 mL時,COD去除率最大,達75.1%。這是由于體系中H2O2濃度較低時,隨H2O2濃度的增加產生的·OH總量增加,所以COD去除能力也隨之升高;但H2O2濃度過高時,過量的H2O2很快將Fe2+氧化成Fe3+,H2O2沒有分解產生更多的·OH,這樣既消耗了H2O2又抑制了·OH的產生[14],所以H2O2濃度過高反而會導致COD去除率降低。
2.2 FeSO4·7H2O加入量對COD去除率的影響
在廢水體積為150 mL、廢水pH為4.00、K2C204·H2O加入量為0.290 9 g、H2O2加入量為2.0 mL、反應時間為60 min的條件下,FeSO4·7H2O加入量對COD去除率的影響見圖2。由圖2可見,FeSO4·7H2O加入量為0.600 0 g時,COD去除率最大,達75.1%。這是因為體系中Fe2+濃度過低會抑制·OH產生的速率和數量;當Fe2+濃度過高時,導致·OH產量過多,來不及反應而發生復合作用(2·OH=H2O2),同時過量的Fe2+會還原H2O2且自身氧化為Fe3+,在消耗藥劑的同時還增加了出水色度。
在廢水體積為150 mL、K2C2O4·H2O加入量為0.290 9 g、FeSO4·7H2O加入量為0.600 0 g、H2O2加入量為2.0 mL、反應時間為60 min的條件下,廢水pH對COD去除率的影響見圖3。由圖3可見,廢水pH為5.00時,COD去除率最大,達75.8%。在光-Fenton氧化反應中,pH大小決定了溶液中Fe3+的形態分布,并對體系內多種反應的競爭有影響[9]。它會影響Fe2+和Fe3+的絡合平衡體系,從而決定體系中活性物種H2O2和·OH的產率及生成速率,最終影響氧化降解有機物能力大小。低pH有利于·OH的產生,pH為弱酸性時,Fe3+主要以可溶性草酸鐵絡合物的形式存在,具有很強的光化學活性,有利于Fe2+的再生及·OH的產生;隨著pH升高,Fe3+逐漸轉化為Fe2O3·H2O無定型沉淀,失去催化活性與光化學活性,抑制了H2O2的分解和·OH的產生;但當pH過低時,由于H+是·OH的清除劑,同樣導致廢水COD去除率下降。
2.4 K2C2O4·H2O加入量對COD去除率的影響
在廢水體積為150 mL、廢水pH為5.00、H2O2加入量為2.0 mL、FeSO4·7H2O加人量為0.600 0 g、反應時間為60 min的條件下,按照不同n (FeSO4·7H2O):n (K2C2O4·H2O)加入K2C2O4·H2O,K2C2O4·H2加入量對COD去除率的影響見圖4。由圖4可見,n(FeSO4·7H2O):n(K2C2O4·H2O)=5:2,即K2C2O4·H2O加入量為0.290 9 g時,COD去除率最高,達78.9%。n(FeSO4·7H2O):n(K2C2O4·H2O)對COD去除率的影響在于兩方面[15,16]。一方面是對光活性物質Fe(C2O4)33-的影響,當n(FeSO4·7H2O):n(K2C2O4·H2O)較高時廢水中K2C2O4濃度較低,產生的光化學活性物質少,COD去除率降低;n(FeSO4·7H2O):n(K2C2O4·H2O)降低,增加了K2C2O4的濃度,同Fe3+反應生成草酸鐵絡合物,光活性物質增加,這些絡合物能在光照的作用下反應產生·OH,保證了體系對日光和H2O2較高的利用率,COD去除率提高;但K2C2O4同時還是·OH捕捉劑,所以n(FeSO4·7H2O):n(K2C2O4·H2O)過低時,濃度過大,體系中CO2分子的數量增多并轉化成對·OH有清除作用的HCO3-和,導致COD去除率下降。另一方面是對不同形態的鐵-草酸鹽絡合物相對含量的影響,不同形態的鐵-草酸鹽絡合物的光學活性不同,造成體系中·OH的生成速率不同,導致有機物氧化降解速率不同。
2.5 正交實驗
在廢水體積為150 mL、FeSO4·7H2O加入量為0.600 0 g的條件下,通過正交實驗進一步探討各因素對廢水處理效果的影響。正交實驗因素水平見表1,正交實驗結果見表2。由表2可見:各因素對COD去除率的影響大小順序為C>A>B>D;最佳工藝條件為廢水pH 5.00、K2C2O4·H2O加入量0.290 9 g、H2O2加入量2.0 mL、反應時間10 min。在此最佳工藝條件下進行實驗,COD由初始時的3 200 mg/L降至608 mg/L,COD去除率最高可達81.0%,廢水顏色也由深棕色變為淺黃色且清徹透明無異味。與傳統的紫外光-Fenton氧化法相比[17],COD去除率提高了21%,反應時間縮短了33%,特別是由紫外光輻照改為日光輻照降低了處理成本,因而該方法具有一定的應用前景。
2.6 GC-MS分析
對處理前后棉漿粕廢水中所含有機污染物進行分析,廢水的GC-MS譜圖見圖5。對圖5的數據進行統計分析,結果表明:處理后廢水中的有機物得到有效的降解,主要有機物種類從18種減少到12種,結構復雜的有機物被降解成較為簡單的有機物,長鏈烴被降解為短鏈烴,大分子有機物被降解成小分子;特別是處理前胺類化合物質量分數高達84.25%,處理后絕大多數得到降解;取代苯類和酮類化合物完全降解,廢水的毒性大大降低。
vocs華南理工大學范文第2篇
關鍵詞：VOCs廢氣治理,工藝對比,復合催化氧化法
1 概述
VOCs,是指特定條件下具有揮發性的有機化合物的統稱。具有揮發性的有機化合物主要包括非甲烷總烴(烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴)、含氧有機化合物(醛、酮、醇、醚等)、鹵代烴、含氮化合物、含硫化合物等[1]。2010年國務院發布的《關于推進大氣污染聯防聯控工作改善區域空氣質量指導意見》通知,將VOCS與顆粒物、SO2、NOX一起列入需重點進行防控的大氣污染物,把開展VOCS防治作為大氣污染聯防聯控工作的重要組成部分[2]。2013年國務院發布了《大氣污染防治行動計劃》及《關于印發《揮發性有機物排污收費試點辦法》的通知》。為了促使企業減少揮發性有機物排放,提高VOCs污染控制技術,改善生活和生態環境質量,直接向大氣排放VOCs的石油化工行業和包裝印刷行業應當繳納VOCs排污費[1]。我們可以看到,繼除塵、脫硫、脫硝污染治理以后,工業VOCs的污染控制問題已成為目前我國控制大氣污染的最為重要的方向,我們必須找到適合的方法控制VOCs的排放,開發出適合我國國情的VOCs治理技術是我們必須面對的課題。
2 工藝對比
目前,國內外VOCs治理工藝技術設備種類繁多,本文重點介紹和評述國內工業VOCs治理應用較多的治理技術,按照原理和特點分類為:吸附法、冷凝法、生物膜法、濃縮催化燃燒法、UV光解法、復合催化氧化法等。目前,應用最多的是吸附法、光解法。
2.1 吸附法
吸附法是通過吸附劑對有機物分子的吸附作用達到廢氣的凈化,常用的吸附劑是活性炭。利用吸附法治理VOCs廢氣污染工藝成熟,能耗低,凈化率高,操作簡單,且吸附劑在一定溫度下可脫附再生;缺點是設備龐大,流程復雜,當廢氣中有膠粒物質或其他雜質時,吸收劑易中毒,對于沸點高的VOCs,吸附劑難以再生脫附。吸附法一般用于低濃度VOCs且要求凈化效率高的廢氣治理項目[3]。
2.2 冷凝法。
主要是利用物質在不同溫度下具有不同飽和蒸汽壓這一物理性質,采用降低系統溫度或提高系統壓力的方法,使處于蒸汽狀態的污染物冷凝并從廢氣中分離出來的過程。冷凝法設備簡單,操作方便,并容易回收較純產品,用于去除高濃度有害氣體更有利。但該法不宜用于凈化低濃度、成分復雜的有害氣體。
2.3 生物膜法。
廢氣中的氣態VOCs首先經氣相轉移到液相或固體表面的液膜中,然后在液相或固體表面的VOCs被微生物吸收降解,把廢氣中的有害物質轉化成簡單的無機物如二氧化碳、水以及細胞物質等。生物膜法不需要再生和其他高級處理過程,與其他凈化法相比,具有設備簡單、能耗低、安全可靠、無二次污染等優點;缺點主要是微生物的生長條件要求比較嚴格,主要包括介質、溫度、PH、溶解氧濃度、濕度和污染物濃度等。該技術適合處理無回收利用價值又污染環境的低濃度VOCs廢氣。
2.4 濃縮催化燃燒法。
主要由吸附過濾設備和廢氣催化燃燒設備組成;吸附過濾設備設計為分腔式工作模式,每個腔式單獨進行廢氣吸附過濾和反吹再生過程,各個腔式之間依次循環進行吸附過濾+反吹再生作業。電加熱催化氧化設備只有在需要進行反吹氧化燃燒時才工作,因此,采用間歇性工作的方式,大大節省能源,同時催化燃燒產生的高溫氣體作為反吹氣體循環使用,避免能量損失。濃縮催化燃燒技術是一種簡潔實用、占地面積小、運行費用低的有機廢氣處理系統,對于大流量低濃度有機廢氣凈化領域具有很大的優勢。
2.5 UV光解法。
主要利用紫外線光束分解空氣中的氧分子,產生游離氧,由于游離氧所攜正負電子不平衡,因此與氧分子結合,進而產生臭氧,利用臭氧極強的氧化能力,使VOCs發生氧化反應,最終分解產生無害的無機物,如水、二氧化碳等。UV光解法適用于濃度較低,且能吸收光子的污染物質,可以處理大氣量的、低濃度的VOCs,操作極為簡單,占地面積小。對不能吸收光子的污染物質處理效果差,對于成分復雜的廢氣無法達到預期處理效果。
2.6 復合催化氧化法。
目前市場上新興的一種VOCs高效處理技術,以現有的空塔噴淋濕法脫硫工藝為借鑒,利用霧化噴頭將Fenton試劑以霧化形式與含VOCs廢氣逆向接觸,其反應原理是Fenton試劑能通過催化分解生成較為穩定的羥基自由基團或過氧化物自由基團這些自由基團具有非常強的氧化性能,可以和廢氣中的VOCs發生反應,反應生成的有機自由基可以繼續參加鏈式反應,將無法被化學吸收液吸收的有機廢氣進行分解,并使其氧化成CO2、SO2、NOX、H2O等無機物質,再通過堿性溶液進行吸收,從而達到對廢氣凈化的目的。此技術運行成本低,效率高,安全可靠;但相應的存在廢水排放的弊端。
3 橡膠廠VOCs治理應用
基于橡膠廠工業廢氣的特點,既含有二氧化硫、硫化氫、氮氧化物等酸性無機污染物,又含有苯、甲苯、非甲烷總烴等有機污染物,上述方法中,并不是所有方法都適用。復合催化氧化法工業廢氣治理工藝由于系統運行可靠、效率高、復合工藝適用范圍廣在橡膠廠工業廢氣治理中得到廣泛應用。與其他工藝相比,具有以下優點:(1)兩種工藝的復合工藝,實現有機、無機廢氣的全面治理;(2)H2O2在Fe2+的催化作用下,產生羥基自由基OH·,羥基自由基OH·與其他氧化劑相比具有更強的氧化電極電位(OH·氧化還原電位/V:2.80>O3氧化還原電位/V:2.07),具有很強的氧化性能[4],對VOCs的氧化率更高,實現更高的處理效率;(3)催化氧化劑循環利用,為保持效率只部分更新,整體運行費用較低;(4)系統設備緊湊,占地面積小,簡單實用。由于以上優點,因此橡膠廠工業廢氣處理已廣泛應用復合催化氧化法處理工藝,并已連續運行多年。南通回力集團有限公司、海門展麒橡膠有限公司、江西上高晟宇橡膠有限公司、海寧海橡集團有限公司、新東岳再生資源科技有限公司等皆配備了復合催化氧化法處理工藝設備,處理皆達到排放標準并滿足排放氣體無色無味。
4 總結與展望
對工業VOCs廢氣的治理,本文提到的工藝技術都有其獨特的優點,也都存在各自的缺點和局限性。由于要治理的污染物成分的不同選擇的工藝也不同,因而必須進行優化選型。
VOCs排放針對的行業比較多,領域也比較復雜,但是在這些行業里面,還沒有一個統一的排放標準或治理要求,這就造成了VOCs的監測和治理各方面都存在市場不規范。盡快使相應的標準得到完善,這樣今后在治理方面或者設備裝備行業里面有相應的標準參考,這個行業才能真正走上正軌。
參考文獻
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vocs華南理工大學范文第3篇
現代社會職能越來越區域化、專業化, 工業園區的建設是最明顯的例證。工業園區使得同類型的企業更加集中, 一方面使得對工業提供更方便快捷的服務, 另一方面對諸如有機化工、石油加工等的污染氣體泄露預警及監測可以進行更有效和快捷的管理。VOCs是極其有害的污染物, 工業園區的VOCs泄露不僅造成污染, 而且極易引起災難性的后果, 所以對工業園區VOCs的預警監測是一個非常重要的課題。
2 VOCs的檢測方法
利用半導體材料、金屬氧化物、金屬陶瓷材料等與氣體接觸時發生的特性變化測量氣體的濃度, 是一個門類繁多的VOCs檢測傳感器方向, 但大多數產品用于民用氣體的檢測, 從穩定性、靈敏度還達不到工業檢測的需求。這類方法的普遍的優點是成本低廉、體積小巧、對使用環境預處理要求低、制造過程工藝相對比較簡單、易于流水化生產。缺點是穩定性較差, 受環境影響較大, 而且每一種傳感器的選擇性都不是唯一的, 輸出參數也不能確定, 不太適用于準確度要求較高的場所。但隨著研究的不斷深入, 新技術不斷地引入, 新傳感元件不斷地被研制出來, 已經有不少品種的傳感器可以達到了工業檢測的要求, 是一個非常有前途的發展方向, 存在極大的發展潛力, 越來越多的這類傳感器將達到工業檢測的標準, 并獲得更多的工業檢測的份額。利用半導體金屬氧化物的電導率隨著環境氣體成分發生變化而開發出的傳感器[1]對于甲烷、酒精、一氧化碳、硫化氫、氨氣的檢測已經達到了工業檢測的標準及要求, 并被大量地應用于工業檢測。采用催化燃燒方式制作的陶瓷氧化物傳感器近年來也得到了快速的發展[2], 對甲烷的檢測能力可達到大約1-10 (×10-6) 體積比的量級, 相對于其它類型的有機物和其他有毒有害物質, 烷類的直接危害要小得多, 在這個量級上對其檢測, 可以達到預警和防止泄露的目的, 這種檢測裝置構造簡單、低值。
紅外氣體傳感器源于NDIR紅外氣體分析技術, 隨著MEMS技術的發展, 引入鎳锘絲加電機機械調制紅外光源, 薄膜電容微音器或In Sb等新技術后NDIR紅外氣體分析儀小型化為拇指大小的傳感器[3]。NDIR紅外氣體分析方法一直是氣體分析檢測的主流方法, 可靠性很高, 選擇性很好, 精度也高, 沒有毒, 受到環境的干擾較小, 壽命比較長。紅外氣體傳感器繼承這些優點, 同時具備了免維護的優點, 目前這種傳感器已經大量應用于一氧化碳、二氧化碳、甲烷等氣體的工業檢測。
利用氣體可以被電化學氧化或者還原, 已經制作出應用廣泛的氣體電化學傳感器[4], 這類傳感器可細分為原電池型、恒電位電解池型、濃度差電池型、極限電流型。電化學傳感器大量地應用于工業氣體氧氣、二氧化硫、氯氣、一氧化碳、硫化氫、氫氣、氨氣、肼、等工業氣體的檢測之中, 是目前有毒有害氣體檢測的主流傳感器。
通過將VOCs離子化, 并建立離子電流與VOCs的濃度的關系進行VOCs的測量, 開發出了多種檢測器。包括氫火焰離子化檢測器FID、光離子化檢測器PID、電子捕獲檢測器ECD、放射性離子化檢測器等。離子化檢測器的特點是高選擇性、高靈敏度、響應速度快, 得到了廣泛的應用[5]。FID檢測器具有“廣譜”的特性, 對大部分有機物都有響應, 是目前應用最廣泛的檢測器之一;PID也可對大多數有機物進行測量, 對芳香烴好烯烴具有選擇性, 在測量過程中不破壞被測有機物;ECD它只對具有電負性的物質, 如含鹵素、硫、磷、氮的物質有信號。
GC及GC-MS方法因為VOCs的存在基本上都是多種并存, 因此要得到整個譜系的VOCs的濃度信息, 就必須對所測氣體進行分離和甄別, 首先采用色譜柱對所測量氣體進行分離, 再利用各種檢測器進行濃度測量, 同時通過保留時間或者MS方法進行成分甄別。
陣列智能氣體傳感器[6]諸如近年來市場上出現的“電子鼻”是通過多傳感器陣列, 通過特定的模型算法建立起目標值和測量參數之間的關系, 而其中的參數測量這一層面的工作, 大多是采用較為簡單的半導體材料傳感器, “電子鼻”是將嚴格的檢測指標通過模型算法復合成嗅覺指標。從更廣泛的概念而言, 通過標準定義, 將空氣質量指標、污染指數指標等也可以應用于類似的傳感器上, 只是需要不同的多參數檢測和不同的模型算法。
3預警檢測的選型特點
VOCs的檢測方法種類比較繁多, 每一種方法有其不同的特點及適用范圍。作為區域性的VOCs預警監測從需求的角度需滿足一定的要求。包括靈敏度和分辨力的要求、實時及連續測量要求、長期無人值守的可靠性要求、多點分布式組網要求、可燃氣的防爆要求、輔助測量系統要簡單易于維護的要求等, 另外由于區域性的預警特點, 終端的數量較大, 成本低也是一個重要的約束條件。
光離子化檢測器PID具有極高的靈敏度, 響應速度也很高, 可檢測PPb級別的VOCs濃度;PID檢測器對有機物檢測的譜系很廣泛, 覆蓋了大多數的揮發性有機物;PID檢測器體積非常小, 運行時除了泵吸采樣之外不需要載氣或者其他較多的輔助設施;PID的工作過程不破壞檢測物的成分, 容易做成本安型的檢測裝置;相對成本很低。綜合所有的應用條件, PID檢測器是一個目前較為適合的檢測終端。紅外氣體傳感器可靠性很高, 選擇性很好, 精度也高, 受到環境的干擾較小, 壽命比較長。適用于監測各種易燃易爆、二氧化碳氣體、一氧化碳等, 具有精度高、選擇性好、可靠性高、不中毒、不依賴于氧氣、受環境干擾因素較小、壽命長等顯著優點, 是PID檢測器的一種極好的補充方法。
電化學傳感器在非VOCs成分比如氯氣、CO、H2S等的檢測具有成熟的產品, 而工業園區的污染或泄露往往會包括這些無機有害氣體, 因此電化學傳感器在工業園區泄露或污染預警檢測中可作為PID檢測器的一個很好的補充。半導體金屬氧化物傳感器對于甲烷、酒精、一氧化碳、硫化氫、氨氣的檢測已經達到了工業檢測的標準及需求, 可作為預警監測的一種輔助方法, 由于對預警防爆的要求, 采用催化燃燒方式制作的陶瓷氧化物傳感器不宜用于預警檢測。
4系統結構及預處理
工業園區區域性的污染或泄露預警監測從系統結構上分為三層, 最高一層為功能應用層, 掛接在第二層數據平臺上, 主要包括報警處理、歷史數據查詢及各種應用, 以及對第三層終端設備的狀態管理及反控等的具體應用;第二層為數據平臺, 通過網絡介質及掛接在上面的數據服務、數據模型、數據接口, 一方面從第三層取得基本的現場檢測數據, 另一方面為頂層的應用提供數據平臺;第三層為檢測終端, 為上層提供現場檢測數據及檢測終端的狀態數據。功能應用層是根據實際的需求開發的應用, 這種應用的差異是比較大的, 所以數據平臺層需要提供詳實完備的數據和豐富的掛接接口;終端層和數據平臺的連接可以用各種網絡連接方式, 但考慮到預警監測的特點, 采用短信報文的形式是一種恰當合適的形式, 一般情況下終端每隔一個時間段將終端的檢測數據通過短信上傳, 當遇到報警觸發就連續將報警信息立即上傳, 直到由頂端或者人為干預消除報警。
終端層是系統運行的關鍵, 一個園區的預警系統包含很多檢測終端, 而且一般工業園區區域性的污染或泄露預警監測基本都不是僅僅檢測一種氣體, 而是一類或幾類氣體物質。從需求的角度的分類并不嚴格, 會相互有重疊, 但從需求的角度可以為選擇檢測器提供一個真實的參考。按照需求可以分為以下幾類:非甲烷總烴、天然氣類、惡臭氣體、無機物。那么對于終端的構成就可能包含了PID檢測器、半導體氣體檢測器、紅外檢測器、電化學檢測器或者部分品種的檢測器。而這不同的檢測器需要不同的使用環境, 不同的預處理, 才能保證整個終端運行的可靠性。從傳感器的使用角度半導體金屬氧化物傳感器對環境的要求最低只要求一個相對粉塵較小的環境、紅外傳感器也大體相同, 電化學傳感器則對環境溫度的要求較高, 要求相對一致的溫度環境, PID傳感器則對環境的要求最高, 對離子化室的任何沾染都會影響檢測結果。一個合適的預處理系統是通過串聯形式將傳感器按照半導體傳感器、紅外傳感器、電化學傳感器、PID檢測器級聯起來, 通過一個泵吸吸入環境氣體, 同時在入口端安裝一個吸附式大面積顆粒物過濾器, 過濾掉0.2微米以上的顆粒物, 所有傳感器安裝在一個高于40攝氏度左右的恒溫基座上, 保證氣體在最大程度上不結露并使得傳感器和檢測器在一致的溫度環境下工作, PID檢測器和主流道之間應采用更高過濾精度的膜過濾器隔開。一個稍微復雜的預處理系統PID應該設置專門的臭氧清洗流道, 利用簡單的臭氧發生器產生的臭氧定時清洗流道。一個完整的終端系統還需要進行定時的校準, 需要使用實施現場的典型氣體定時對系統進行校準或檢驗。
5結束語
工業園區的VOCs及其他有毒氣體的預警從總體構造上分為功能應用、數據平臺、檢測終端三個層次;預警檢測的特點決定了檢測終端的選型要求, PID檢測器可作為工業園區非烷類VOCs的預警檢測的首選檢測器, 紅外傳感器、電化學傳感器和半導體氣體傳感器可作為可燃氣體及其他無機氣體的輔助檢測器件;終端檢測器的可靠運行需要一套定制的樣氣預處理系統。
參考文獻
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vocs華南理工大學范文第4篇
《實施細則》明確,天津市行政區域內,直接向外部環境排放VOCs的試點行業企業應按規定繳納VOCs排污費。VOCs排污費征收標準為10元/kg,排放量是指試點行業企業自2016年5月1日起產生的排放量。VOCs排污費以自然年為核算周期,由天津市各區環保部門按照屬地管理原則分別進行核定、征收,市環保部門負責對各區環保部門排污費征收工作開展指導和稽查。
《實施細則》提出,對VOCs排放濃度超標或者核算周期內VOCs排放量高于規定排放總量指標的,此核算周期加1倍征收排污費;同時存在上述2種情況的,加2倍征收排污費。試點行業企業繳納排污費,不免除其污染防治、賠償污染損害的責任及法律、法規規定的其它責任。拒報或謊報VOCs申報事項的,由所在區環保部門依據《天津市大氣污染防治條例》規定,責令停止違法行為,限期改正,并處2萬~20萬元罰款。試點行業企業逾期不繳納排污費的,處應繳納排污費數額1~3倍的罰款,經有批準權的區級以上政府批準后,責令其停產停業整頓。
vocs華南理工大學范文第5篇
目前世界上對于VOCs的定義并不統一,即使國內不同的行業對VOCs也有不同的定義。目前常見的VOCs定義匯總如表1。
本文將按照上海市地方標準對VOCs物質進行研究。
2化工工業VOCs排放源理論基礎
在工業VOCs排放源識別方面,美國環保署(US EPA)進行了大量研究,建立了一套完整的管理體系對各種工業行業的VOCs排放源進行了識別和調研,經過近20年的運行實踐,該體系完全涵蓋了所有VOCs排放源,并在此基礎上建立了聯邦法規(CFR)進行VOCs管理。
按照US CFR的管理思路,對不同的VOCs排放源應采取不同的管理思路和要求,主要原則如下:
對有組織排放應重視總量控制和處理效率;
對無組織排放中由于組件泄漏發生的VOCs排放應根據行業不同區別管理;
對同時屬于OHAPS(Organic Hazardous Air Pollutants,有機有害空氣污染物)的VOCs組分,應執行更為嚴格的管理標準;[1]
對無組織排放中由于生產維修活動產生的VOCs排放應根據不同排放場景對采用的處理技術提出相應要求;[2]
按照US CFR的行業管理分類,化工制造工業為Synthetic Organic Chemicals Manufacturing Industry(簡稱SOCMI),對應國內行業分類標準《GB/T 4754-2011國民經濟行業分類》中的2619-其他化學原料制造行業。美國環保署對SOCMI相關管理法規包括40CFR 60,40 CFR 63,40 CFR 65等,而符合該行業特點的VOCs排放源歸類如圖1所示。
該表基于排放方式特點不同將VOCs排放源分為三類:點源排放、操作性/維修性排放和組件泄漏排放。點源排放主要是指排氣筒、火炬、燃燒設備等的集中排放,屬于有組織排放;后兩種均屬于無組織排放,操作性/維修性排放來源于生產或維修操作的生產活動,如儲罐、物料轉移、廢水處理廠、工藝排氣等;組件泄漏排放來源于工藝管線或設備的密封點泄漏,如泵、閥門、連接件等。
3 VOCs控制技術
通過對國內外VOCs控制技術的研究,發現德國法規側重于對前端設計的要求,即通過對VOCs控制技術進行合理的前端設計和應用,力求實現減少各生產VOCs排放的發生;而美國的管理要求則更加側重于末端治理技術的應用。因此筆者認為控制應從前端設計入手,過程控制運用,完善日常管理,末端治理輔助這四個環節加以嚴格有效的全方位管理與控制。
在此四環節理論的基礎上,通過與工程設計公司、生產運營專家、專業維修人員的深入交流,對國內化工制造行業的VOCs管理進行了深入的調查和分類。將現階段常用的VOCs控制技術總結于表2。
表2包括了US CFR法規要求采用的“最佳實踐指南”、“合理可得控制技術”、”最低可得排放率技術”;德國TA Luft法規中規定的VOCs控制技術。
4 VOCs排放現狀評估分類
4.1點源排放現狀評估
點源排放是指VOCs從一個排放點的集中有組織排放。
鑒于目前大多數的點源排放監測都是由有資質的第三方監測單位如環境監測站等完成,從企業的角度考慮,對點源VOCs排放數據來源主要引用第三方監測單位的監測數據。
4.2操作性/維修性排放現狀評估
VOCs的操作性/維修性排放是指由于工藝生產和維修需要設備自發或人為操作產生的無組織排放,排放場景眾多,情況復雜多樣。根據表2中VOCs全排放清單的分類,操作性排放主要包括物料轉移、儲罐排放、廢水處理和工藝排氣四大類型,維修性排放主要包括開停工、設備清洗和設備更換三大類型,不同場景可參考國家環保部發布的《石化行業揮發性有機物計算辦法》進行計算得到該排放源的排放量。
4.3組件泄漏排放現狀評估
組件泄漏排放是指由于泵、閥門、連接件、空壓機、攪拌器、密閉排放系統等設備的密封點處發生密封失效等原因導致的VOCs排放。LDAR技術是應用于組件泄漏排放首先是一種評估方法:US EPA經過多年的研究和實驗,已經建立了一套完整的體系對組件泄漏排放量進行計算(該研究成果匯總于《EPA-453/R-95-017:Protocol for Equipment Leak Emission Estimates》,以下簡稱EPA-453),通過對VOCs相關設備組件進行逐個監測(儀器監測&目視檢測)可以得到關于組件泄漏情況的基本數據,將基本數據分別帶入EPA-453的公式即可得到該組件的年度排放量,所有組件排放量進行加和即可得到整個裝置的VOCs排放水平。
其中:
ETotal:某裝置設備年泄漏VOCs總量,kg/year;
Ei:該裝置第i個密封點VOCs排放速率,kg/hour;
ti:該裝置第i個密封點VOCs排放時間。
排放速率Ei計算方法見表3。
5結論
通過對化工企業排放源的分類分析,可初步掌握企業所涉及的排放場景;另通過計算可得相關場景的排放情況。隨著2012年《重點區域大氣污染防治“十二五”規劃》的推行,相關控制措施的規范標標準準也也逐逐步步推推出出,,VVOOCCss治治理理工工作作將將集集中中于于化化工工制制造造、、油油漆漆噴噴涂涂等等行行業業。。企企業業自自身身也也應應積積極極重重視視揮揮發發性性有有機機物物的的治治理理工工作作,,從從源源頭頭控控制制、、日日常常管管理理和和末末端端治治理理三三塊塊入入手手,,設設立立減減排排目目標標,,將將VVOOCCss排排放放管管理理納納入入常常規規管管理理工工作作中中。。
參考文獻
[1]李凌波,劉忠生,方向晨.煉油廠VOC排放控制策略——儲運,廢水處理,工藝尾氣,冷卻塔及火炬[J].當代石油石化,2013(10):4-12.
vocs華南理工大學范文第6篇
關鍵詞：排放標準,VOCs,工藝技術
VOCs是揮發性有機化合物(volatile organic compounds)的英文縮寫。從環保意義上來講,是指那些在常溫常壓下可揮發的并產生危害的有機物。隨著《石油煉制工業污染物排放標準》(GB31570-2015)的頒布,要求如何才能滿足新頒布的國家標準,選用何種技術才能保證酸性水汽提裝置VOCs治理達標,這些問題成為急需研究和解決的重點。
目前用于煉廠尾氣除烴處理的常用技術主要有吸附法、冷凝法、催化氧化(燃燒)法、吸收法、生物膜法等。
1.吸附工藝
吸附法是利用多孔性固體吸附劑處理流體混吸附法是利用多孔性固體吸附劑處理流體混合物,使其中所含的一種或數種組分濃縮于固體表面上,以達到分離的目的。主要用于低濃度高通過量有機廢氣(如含碳氫化合物廢氣)的凈化。典型的流程如圖1所示:
2.冷凝工藝
主要是利用氣態污染物在不同的溫度和壓力下具有不同飽和蒸汽壓,通過降低溫度和增加壓力,使某些有機物凝結出來,使VOCs得以凈化和回收,典型流程如圖2所示:
3.催化氧化(燃燒)工藝
主要是指在較低溫度下,在催化劑的作用下使廢氣中的可燃組分徹底氧化分解,從而使氣體得到凈化處理的一種廢氣處理方法。該法適用于處理可燃或在高溫下可分解的有機氣體,該工藝起燃溫度低,大部分有機物和CO在200~400℃即可完成反應,輔助燃料消耗少,可大量地減少NOx的產生,典型流程如圖3所示:
4.吸收工藝
主要是利用各種氣體在吸收劑中的溶解度不同,讓烴氣和吸收劑在吸收塔內進行逆流接觸,從而將容易溶解的的烴類組分和難溶解氣組分分開?；旌蠚怏w在吸收塔被吸收,處理后的達標氣體直接由塔頂排放口排除,吸收液送至解析塔進行真空解析。典型流程如圖4所示:
5.生物膜法
生物膜法就是將微生物固定附著在多孔性介質填料表面,并使氣體在填料床層中進行生物處理,可將其中的污染物除去,并使之在空氣中降解,VOCs被吸附在孔隙表面,被孔隙中微生物所耗用,降解成CO2,H2O和中性鹽。生物膜處理VOCs裝置有生物過濾器和生物滴濾過濾器兩種。生物過濾器主要采用吸附法填料,如土壤、活性炭、硅藻土等,而生物滴濾過濾器主要采用粗碎石、塑料蜂窩狀填料、塑料波紋板等填料。
以上幾種VOCs處理工藝技術方案對比見表1:
基于某石化煉廠項目酸性水汽提裝置,采用單塔低壓全吹出汽提工藝,酸性水儲罐頂氣的采用南京君竹環?？萍脊九c上海交能大學共同研制的WGDS-1二級濕法催化氧化脫硫設備及DSL-2高硫容脫硫溶劑。一級吸收采用旋流反應器,去除大部分硫化氫及氨,二級吸收采用高效液膜接觸反應器,達到精脫效果,罐頂氣脫硫處理后直接高空排放。經脫臭設施后直接高空排放大氣。2016年為了滿足《石油煉制工業污染物排放標準》(GB31570-2015)要求對該裝置進行VOCs治理,該裝置主要泄漏點有酸性水脫氣罐及酸性水儲罐放空氣。
酸性水脫氣罐處泄漏介質主要為輕烴,存在VOCs泄漏點主要是閥門、法蘭及連接件系統。
酸性水罐罐頂氣中的污染物主要是輕組分揮發造成的。當上游裝置操作不穩定時,排出的酸性水通常攜帶輕質油和烴氣,其中的大部分烴氣在進入酸性水罐前通過脫氣罐脫除,并進入火炬管網。當儲罐罐頂氣相空間壓力增大后,罐內氣體將釋放至大氣中,產生罐頂氣惡臭污染和輕烴污染問題。酸性水儲罐為本裝置VOCs主要泄漏點。
罐頂氣排放量通常由大呼吸和小呼吸構成的。大呼吸是由進出罐物料量不平衡引起液位波動造成的。對于單個儲罐而言,液位波動引起的大呼吸排氣是儲罐的主要排氣。小呼吸排氣是儲罐的主要排氣。排氣量大小主要與儲罐氣相空間大小、上游裝置酸性水含烴量、光照、晝夜溫差等因素有關,排氣具有間歇性,排氣量不穩定性,屬非定值排放。瞬時最大排放量能達到幾百標立。
煉廠某次酸性水儲罐排放氣采樣分析數據顯示,其組分主要是氮氣和少量低分子輕烴,通過吸收和吸附法都很難達標;采用吸收+吸附法,治理效率約80%~90%,仍無法滿足國家《石油煉制工業污染物排放標準》(GB31570-2015)中對非甲烷總烴的要求;冷凝法回收成本高且創造價值低。唯一可采用的是催化氧化(燃燒)法,該方法經與廠家技術交流,理論效果很好,但目前沒有實際工程應用案例,經與國內某煉廠咨詢了解,該煉廠采用的是將脫臭后尾氣利用水環壓縮機升壓排入火炬管網,裝置操作人員反映效果較好,能徹底根治VOCs泄露。下面將這種尾氣升壓排入火炬管網工藝方案與催化氧化(燃燒)法做一簡單對比,見表2。
罐頂氣升壓撬裝主要包括水環壓縮機、電機、臥式汽液分離器、水冷卻器及系統內的管道閥門和相關配電儀表等設施。
酸性水儲罐頂氣脫臭后不再外排,全部由水環壓縮機壓縮升壓后,進入臥式汽液分離器內,氣相自分離器頂部排出進入低壓火炬管網;分離器內設隔油擋板,油水沉降在分離器內由重力差,自動進行分離,水相經水冷器冷卻后返回至水環壓縮機循環使用,油相進入分離器油側,達到一定液位后,手工排放。當罐頂氣量很少時,水環壓縮機進行自循環。