VOCs治理常用技术“痛点”（下）

时间：2022-08-05

亚德环保导读：任何VOCs治理技术都有其最适使用范围，VOCs治理并不是可一招打天下，任何技术关键是如何正视其优缺点，并知道如何用好/规避它们。

光催化氧化法的技术“痛点”

现应用的光催化废气处理设备的技术是利用特种紫外线波段，在特种催化氧化剂的作用下，将氧气催化生成负氧离子，再将废气分子氧化还原的一种特殊处理方式。

国内运用的光催化氧化的治污设备，通常采用双波长紫外光管，采用二氧化钛材料作为催化剂，制造其的环保公司对设备的除污参数，基本上都会提到这类设备的除污效率达到80% 以上。实际上现市场的光催化氧化法处理设备采用的紫外光管降解VOCs 受催化材料、粉尘、反应时间、湿度、废气浓度等影响甚大，同时如无可控技术，会生成中间副产物并加大了污染排放。存在巨大环保责任风险。

（1）光催化材料的影响

光催化氧化技术的微观反应原理是：当催化剂被一定光强的光照射时，根据半导体电子结构的特点，催化剂中会发生电子跃迁，即电子（e -）会从充满的价带跃迁到空的导带，从而留下氧化性极强的带正电的空穴（h +）。若采用市面上的二氧化钛（建材）材料，而不是锐钛矿型（光触媒介）二氧化钛光触媒（性价比等同碳与钻石），完全没有催化光解功效。

（2）生成副产物

目前普遍研究认为光催化氧化法能够将VOCs 完全降解生成无毒无害的CO2 和H2O等，但是在实际工程实践中VOCs 的光催化氧化反应会生成酮、醛等中间产物，对环境造成二次污染。如下表所示实验结果。

由上表可见，UV 光解产生很多中间副产物，成分更复杂，可挥发性、可迁移性、毒性更高。在企业工厂的实际应用中，一定风量的VOCs 的光催化氧化反应会生成酮、醛等中间产物与臭氧，这些产物可能成分更复杂、毒性更大，对环境造成二次污染。部分使用企业因对设备不甚了解，购买了毫无效果的设备也不清楚。

（3）反应时间的影响

在企业工厂的实际应用中，会不断的排放VOCs，因此VOCs 在通过光催化氧化法处理设备的时间很短，从而导致了降解率偏低，达不到应有的标准。

由上面的实验数据图可见，短时间内（1 秒钟左右时间），单独紫外光设备对VOCs 降解率很低。在单独UV 光解技术应用中，即使延长反应时间，对VOCs 的降解率也在10% 以内（正如国内某知名紫外线灯管厂所介绍的，没有在反应区留滞三秒以上，基本没有效果），不但满足不了工业治污应用，还产生很多副产物污染气体。

（4）相对湿度影响

从上图的数据可以看到，随着湿度增大，在湿度50% 时，降解率升到一个极点。但随着湿度增大，降解率又开始下降。所以光催化氧化法不是越干燥越好，也不是湿度越高就越好。UV 光生成的臭氧，需要与部分水汽反应生成氢氧自由基或负氧离子增强介质的反应活性才可能增大与VOCs 的反应几率。

总之，单独的紫外光解技术的弊端是，受催化剂、湿度、灰尘颗粒物的影响，紫外灯大部份能量用于产生臭氧，短时间光解VOCs 做不到彻底，反而产生更复杂的中间副产物，造成二次污染，此外，如果采用市面上的二氧化钛材料，不是锐钛矿型二氧化钛光触媒，完全没有催化光解功效。

因此，我们可以分析出，在企业工厂实际生产中，催化氧化法处理设备对VOCs 的降解率比较低，经光解排出的气体中VOCs 会超出国家规定的标准，而且还会产生的臭氧，存在造成环境的二次污染的风险。

生物法的技术“痛点”

生物法原理：利用微生物对废气中的污染物进行消化代谢，实质上是一种氧化分解过程，它通过附着在介质上的活性微生物来吸收VOCs，将污染物转化为无害的水、二氧化碳及其它无机盐类。

适用范围：以微生物可分解物质为主，污染物为微生物的食物来源，可以生物处理的污染物包括：碳氢氧组成的各类有机物、简单有机硫化物、有机氮化物、硫化氢及氨气等无机类。要求小气量、低浓度、排气连续、废气处理容气大，虽处理过程比较环保, 但运维较为复杂。

（1）适用性

目前，生物法仅限用于处理低浓度VOCs，不适合用于源源不断地排放VOCs 的实际工况治理，如何将这些技术和方法用于高浓度VOCs 的治理有待于研究。此外，生物需要在一定的pH 缓冲液、适宜的温度及一些盐分如NH4NO3、K2HPO3 等营养元素才能生长。一旦改变pH、温度或者盐分，可能会导致微生物失水死亡。

（2）气液混合

影响污染物去除率的关键过程是将污染物从气相转移到液相中，目前的大部分研究是对于易溶物和易降解污染物进行处理，在实际应用中将会受到一定的限制。开发出适合于难降解和疏水性污染物处理工艺就显得尤为困难。

（3）堵塞问题

生物法所用填料的比表面积、孔隙率等直接影响反应器的生物量以及整个填充床的压降及填充床是否易堵塞间题，污染物完成从气相到液、固相传质过程，在两相中的分配系数是处理工艺可行性的决定因素。

（4）操作问题

难实现自动控制，以提高对各运行参数的控制能力，维护费用高和发生故障的次数多。菌种培育困难，难筛选出高效降解各种VOCs气体的优势菌种；反应场地约束，反应装置占地面积大、反应时间较长，设备交易形成摆设。

燃烧法的技术“痛点”

燃烧法主要分为蓄热式燃烧技术（RTO）和催化燃烧技术（RCO）、TO、CO等。其原理是通过直接燃烧或者添加催化剂进行低温燃烧，利用“烧”将有机废气彻底降解为水和二氧化碳。

燃烧法作为目前处理效率和效果相对理想的工艺，虽然它的价格相对昂贵且运行费用不低，但已被大部分专家和部分地市环境主管部门认可，甚至制定为主要治理工艺，但VOCs治理涉及行业众多，市面上从数量上来讲，或许不到1%的用户有条件考虑焚烧工艺，此工艺投资大，运维成本高。

（1）非催化类燃烧

因蓄热燃烧（RTO）方式的燃烧室内温度一般不低于750度，特别是TO炉甚至高达1000度，因此，会产生燃料型氮氧化物。氮氧化物按生成机理的不同分为三类：热力型、快速型和燃料型，其中燃料型占60%_95%。在生成燃料型NOx过程中，首先是含有氮的有机化合物或空气中的氮气经过热裂解产生N，CN，HCN和等中间产物基团，然后再氧化成NOx。