對于VOCs的處理方式大致分為兩類:回收和銷毀。大部分較為成熟的治理方法都是采用兩類結合的方式,盡可能地減少VOCs污染。回收技術主要是將氣體通過吸附技術、冷凝技術、膜分離技術等物理方法處理VOCs,然后進行回收再利用;銷毀技術有光催化技術、熱力焚燒技術、生物技術、等離子破壞技術等。
1.吸附技術
吸附技術的基本原理是利用比表面積非常大的固體吸附劑(活性炭、活性炭纖維、沸石)的多孔結構進行VOCs混合氣體的吸收與分離,以達到凈化空氣的目的。吸附法的關鍵在于吸附劑的選取、吸附設備、再生介質以及后處理工藝,常見的吸附有固定床吸附、流動床吸附和濃縮輪轉吸附。
(1)固定床吸附
固定床吸附在吸附和脫附同一個層上進行,為了保證吸附連續進行,一般會有兩個或者兩個以上的吸附床交替使用。固定床吸附的一般工藝流程有兩種:一種是水蒸氣置換再生,多用于低濃度VOCs回收,當有機廢氣濃度高或者沸點高時,可以使用冷凝技術對廢氣進行預處理,將有機物部分回收同時降低濃度;另一種是真空解吸再生,在處理一些高濃度有機廢氣時,可以結合一些大孔徑硅膠對有機廢氣進行處理,該方法適用于一些高濃度有機廢氣的處理,其對操作的規范性嚴格導致了該工藝的使用成本較高。
(2)流動床吸附
流動床吸附主要是由分開的吸附單元和脫附單元組成。有機廢氣首先進入吸附單元,然后將達標廢氣進行排放;吸附了廢氣的吸附劑進入脫附單元進行脫附處理,然后將脫附的有機氣體進行冷凝回收,最后將吸附劑送回吸附單元。
(3)輪轉沸石吸附
輪轉沸石吸附在歐美、日本、臺灣地區得到了廣泛應用,并且技術較為成熟,近年來我國也開始引進。相對于固定床吸附技術,輪轉沸石吸附技術更具有優越性。其采用沸石作為吸附劑,用量少,高溫脫附利用率高,大大節約了成本。
輪轉沸石吸附工藝中,轉輪勻速緩慢旋轉,廢氣進入轉輪后依次經過轉輪的3個區域,依次是吸附區、再生區和降溫區。經過沸石的氣體,達標后進行排放,攜帶有機廢氣的分子由吸附區進入再生區,用高溫氣流對分子進行脫附。脫附后的分子由再生區經過降溫區,經過降溫后重新進入吸附區。輪轉沸石工藝的設備結構緊湊,占地面積小,排放廢氣達標率穩定。
2.冷凝技術
冷凝技術是將VOCs通過冷凝介質降至其沸點,根據其沸點的不同將其液化。常見的冷凝介質有冷水、冷凍鹽水以及液氮。大部分揮發性有機物沸點都比較低,在使用冷凝介質回收時,回收率是比較低的。想要提高回收率,就要使用溫度低的冷凝介質或者高壓,但是由于受到平衡的限制,仍然無法得到理想的回收率,排放的氣體也很難達到標準,同時成本也會有大幅度的增加。所以,目前冷凝技術越來越多地作為一種輔助技術做其他技術的預處理,配合其他技術來達到想要的效果。
3.膜分離技術
膜分離技術是一種清潔的處理技術,即在外力的作用下,使VOCs通過人造膜或者天然膜,然后達標排放,高濃度的VOCs氣體進入冷凝環節進行回收利用。該技術所用設備價格比較昂貴,但是設備損耗與氣體濃度沒有關系,而與空氣的流速有關,所以該技術比較適用于低流速高濃度的廢氣產生工業。因為其獨有的環保無污染特性,所以膜分離技術是未來廢氣處理的一種發展趨勢,歐美、日本技術比較先進。相對于國外先進的膜分離技術,我國的膜分離技術仍處于落后階段。
4.光催化技術
理論上,光催化技術通過紫外光或者其他特定波長的光,可以完全將VOCs氣體完全轉化為CO2和H2O。而在實際的生產中卻會產生很多中間產物,如醛、酮、酸、脂等。因此,光催化技術不能夠完全將VOCs氣體進行轉化,會對空氣造成二次污染,而且反應速率慢,效率低下,極大地限制了大規模工業應用。而且,由于光催化反應本身對催化劑的依賴性較強,所以催化劑存在容易失去活性的缺點。目前,許多企業正在嘗試采取電化學、臭氧和微波等耦合技術對生產工藝進行改進,希望改善生產效率,提高轉化率,減低二次污染,從而對低濃度的VOCs氣體進行處理。
印刷行業VOCs排放的特點是:企業的生產線多少不一,設備的占地面積大,生產線分散,VOCs的排放源就會分散。不同的油墨或溶劑產生的VOCs組分是不一樣的,所以VOCs治理要具有一定的針對性,同時就有了局限性。而且由于每一家印刷廠的建筑格局不一樣,在安裝廢氣治理設備時就要根據每家印刷廠的建筑風格設計新的安裝。