我国废气污染物防治技术发展概述

摘要：本文介绍了目前我国的废气污染物种类及防治技术装备水平；分析了国内废气污染物防治技术的发展情况。
  
  　　关键词：废气污染物；防治技术；治理设备
  
  　　1废气污染物种类及防治技术装备水平
  
  　　1.1工业有机废气污染防治
  
  　　经过“十五”期间的发展，目前，我国工业有机废气的治理技术、治理设备和工程项目在废气治理领域已 经形成了初具规模的产业系统，实用的治理技术和设备已经发展到了十几种，还有多种新型技术也在开发之中。有关工业有机废气的治理厂家已经发展到100多家，还有众多的科研和设计单位也参与到具体的治理项目中。有些厂家的单项产值已经超过l亿元，整个产业项目在“十五”期间以超过30％的速度增长，到2005年的总产值超过了5亿元。预计在“十一五”期间，还会以30％左右的速度继续增长，到2010年总产值将会超过15亿元。
  
  　　目前在有机废气治理市场上常用的定型治理设备主要有：活性碳纤维／颗粒活性炭吸附回收设备、催化燃 烧设备、吸附浓缩一催化燃烧设备。常用的非定型治理设备主要有：热力焚烧设备、冷凝回收设备、溶剂吸收 设备、生物降解设备。其中，活性碳纤维／颗粒活性炭吸附回收设备、催化燃烧设备和吸附浓缩～催化燃烧设 备组成了目前有机废气治理的主体设备。
  
  　　(1)活性炭吸附技术产品
  
  　　目前在市场上使用的颗粒活性炭吸附回收设备既有国产的，也有从国外引进的。由于活性炭的吸附速度较 慢，通常活性碳纤维吸附回收设备体积和占地面积都较大，发展相对较慢。颗粒活性炭的价格比活性碳纤维要 低得多，因而设备的价格(一次性投资)也比较低，目前也占据了部分市场。
  
  　　国产活性碳纤维的质量良好，已成为当前我国有机溶剂回收设备的主体。目前，国内已有近10家的企业和 科研单位在进行该设备的设计和制造，其中有4家企业已经初具规模。
  
  　　(2)深度催化氧化技术产品(催化燃烧技术产品)
  
  　　经过不断地技术转移和改进，国产催化燃烧设备已经成为有机废气治理的主要产品之一。由于催化燃烧设备具有可以进行热能回收等优点，在某些行业得到了很好地应用，如漆包线生产过程中产生的高温有机废气可直接进行催化燃烧净化，燃烧后的高温气体 可以直接导入生产线的烘烤房，用于漆包线的加热。 目前所使用的催化燃烧设备在催化剂和换热装置上已经有了很大的改进，特别是蓄热式装置的使用，大大提高了废气中有机化合物热值的利用效率，使得催化燃烧装置在较低浓度的常温气体净化中也得到了广泛应用。2006年，我国有40多家企业和科研设计单位生产制造催化燃烧设备。
  
  　　(3)吸燃联用技术产品(吸附浓缩～催化燃烧技术产品)
  
  　　吸附浓缩—催化燃烧设备是针对低浓度、大风量的有机废气净化而设计的集成设备。该设备结合了吸附技术和催化燃烧技术的优点，首先吸附低浓度有机废气， 对低浓度有机物进行浓缩，然后将浓缩后的有机物热脱附，进行催化燃烧处理，从而最大限度地利用了废气中有机物的热值，降低了大风量废气处理的运行费用。
  　　(4)直接热力焚烧技术产品
  
  　　热力焚烧设备通常用于高温或高浓度有机废气的处理，且需要有进行热能回用的工艺场合。焚烧设备和生 产工艺相结合，废气燃烧后所产生的高温气体返回生产工艺中以进行热量回收，如在汽车、家电生产中的烤漆 废气净化等生产线上使用。热力焚烧设备通常需要加入大量的重油、天然气等助燃剂，运行成本较高。目前发 展成功的蓄热式热力焚烧设备可以大大提高热能的利用效率，保证处理装置的有效运转。但是，直接热力焚烧 技术产品的市场上仅有少量设备在运行中。该处理工艺如何有效地进行热能回用是推广应用的关键。
  
  　　(5)冷凝回收技术产品
  
  　　冷凝回收设备处理有机物技术产品也仅在某些化工生产过程中所产生的高浓度低温有机溶剂的回收中得到应 用，如化纤生产过程中所产生的高浓度二硫化碳废气中二硫化碳的回收等。冷凝回收装置的回收效率较低，回收后 尾气中污染物的浓度通常达不到排放要求，需要与其它废气净化装置联合使用。因此，市场上用量极少。
  
  　　(6)吸收技术产品
  
  　　吸收设备作为一种经典的废气治理技术，常在无机酸(碱)气体的净化中得到应用。吸收设备通常具有很高的净化效率，目前在有机气体的净化中主要用于恶臭气体的净化。
  
  　　(7)生物处理技术产品
  
  　　近年来新研发成功的生物处理技术主要应用于动植物加工过程中产生的臭气和污水处理过程中生物污泥所 产生的废气的处理等。有机气体或异味气体流经带有液体吸收器的处理器，在气、液相之间存在浓度梯度，使 其从气相转移到液相，被微生物吸附代谢转化为生物质和无机物。生物处理方法利用微生物的代谢作用，对 中、低浓度有机废气进行处理，具有适应性强，投资、运行费用较低，二次污染小等优点，是一种自然的污染 治理技术，具有广阔的应用前景。
  
  1．2饮食业油烟污染防治
  　　随着我国经济水平的不断提高，各种餐馆、饭店等饮食业单位的数量急剧增加，饮食业油烟污染源已经成 为仅次于工业污染源和交通污染源后的第三大空气污染源，在许多城市中，有关饮食业油烟污染的投诉已占环 境投诉的30％～40％。
  
  　　目前市场上占有量较多的油烟净化设备按技术原理大致可以分为以下几类：机械式油烟净化设备、吸附式 油烟净化设备、静电式油烟净化设备、湿式油烟净化设备、等离子体净化设备和复合式油烟净化设备，另外利 用UV光解的技术设备也有一定的应用。
  
  　　(1)静电法
  
  　　静电型油烟净化器若设计和维修比较妥善，可获得较高的油烟收集效率。静电技术对亚微米颗粒物有很高 的捕集效率，可有效去除细微的油污颗粒；同时，气体放电过程中产生的臭氧对于气味的去除也有一定的效 果。但带有粘性的油滴附着在电极和集尘板上，会导致电除尘器在运行一段时间后处理效果明显劣化，特别是 对于所收集的流动性差的油污，这个问题更为突出。因此，该设备必须要经常清洗，维护工作量较大。
  
  　　(2)湿式洗涤法
  
  　　湿式洗涤法技术是一类比较成熟的技术，因其日常维护相对简便、无消防隐患，具有除油和一定的除味功 能，价格适中，因而在市场上也占有较高的份额。
  
  　　由于油烟雾滴的疏水性，在该装置洗涤水中还需加入各种表面活性剂、乳化剂等改善油水混合性能，加入 适当的化学药品还可以去除油烟中的气味和部分有机气体，但存在洗涤废液不经处理直接排入下水道会造成二 次污染的问题。
  
  　　(3)过滤吸附法
  
  　　该法的原理是当油烟经过过滤材料时，通过拦截、碰撞、筛分等作用，从而去除颗粒物和挥发性有机气 体。带气味的化合物渗透入炭粒孔隙之后，会被吸附存留在活性炭内的孔隙表面上。但由于饮食油烟的特殊 性，活性炭的性能会受到影响，因此在使用活性炭或其它吸附剂控制饮食油烟的气味时，需与其它控制油烟的 装置配合使用。 过滤法的优点是运行稳定可靠，但不同过滤介质的性能具有较大差异。织物型过滤层由于捕集的颗 粒物粘度较高，靠通常的重力自流或挤压清除都很难实现，且压降较大，如玻璃纤维滤床的压降高达1 500Pa。这些问题使织物过滤法的应用受到一定限制。因此今后织物过滤法的研究重点应着眼于开发新型过滤材料，使其具有持油能力强、单层压降小、纳污能力高的特性。
  
  　　采用吸附过滤技术处理饮食油烟，关键是要解决好吸附材料(比如颗粒炭或碳纤维)的定期更换以及废弃吸附材料的处置问题。
  
  　　(4)机械法
  
  　　近年来市场上出现的蜂窝式油烟滤清器选用轻型合金材料制造，采用变截面无连结点的“U”字波纹型带 条，经相互交叉叠片组合在框架上，形成蜂窝板块状结构。由于滤清器型腔表面光洁，所捕集的冷凝水可有效清除型腔表面的油脂和灰尘，减少了滤清器的清洗次数。
  
  　　机械法控制技术的主要优点是设备简单、压降较小 (通常为50～200Pa)，弊端为对小粒径颗粒的去除率 较低，总去除率亦较低，通常和其它类型净化器结合起 来使用，可作为设备的预处理级。由于油烟中颗粒物粘 度很大，因此清洗维护工作量也较大。
  
  　　(5)UV光分解法
  
  　　该技术直接将紫外灯管安装于厨房吸风罩内，可以有效解决管道系统积油的问题，消除消防隐患。此类技 术分解的中间产物的环境影响问题仍没有定论，需要进一步的实验室研究和现场测定。UV光解技术应用的最 大障碍在于其价格昂贵，市场竞争力差，适合高档饭店的油烟净化。
  
  　　(6)催化法
  
  　　该方法的原理为采用各种具有自净化功能的催化剂，在烹饪过程中通过催化氧化将油液滴转化为CO2和水蒸汽，从而消除污染和臭味。
  
  　　最近几年来，美国、日本等国家比较多的采用催化剂来治理饮食业油烟。美国加州南岸空气质量管制区制 定的法规中，优先推荐的就是催化氧化控制设备，如果采用其他设备，该设备对PM和VOCs的去除效率必须大 于催化氧化控制设备。
  
  　　催化剂控制技术在我国的应用还不太多，价格上还比较昂贵，国内对此的研究也不是太多。
  
  　　(7)复合法
  
  　　复合式技术一般由机械处理作为前级预处理单元，后面加上静电处理单元或湿法处理单元构成净化系统。 一些有除味要求的敏感排放区域也会在静电或湿法处理单元后再加一组活性炭吸附单元作为后处理单元。复合 式技术把不同特点的技术组合在一个系统，充分发挥各自的技术专长组成一个经济合理、净化效率高的优化系统。
  
  1．3室内空气污染防治
  　　目前，国内外室内空气污染控制技术研究的焦点集中在两个方面：一是研发环保型建筑装修材料，即减少 胶粘剂、溶剂、涂料和人造板等建筑材料中的甲醛、苯系芳烃、氨等有害物质的含量或在建筑材料中掺人可与 有害物反应或屏蔽、抑制其释放的物质；二是对过滤、 吸附、光催化、催化和等离子体等室内空气净化技术的 研究，旨在寻找各种技术的适用性及净化效果的影响因素，据此开发一系列室内空气净化器，并与室内空调器 配套形成新一代空调器。
  
  　　国内外市场上出现的室内空气净化器有机械式、静电式、负氧离子式、物理吸附式、化学吸附式或几种方 式的组合式等。其中：
  
  　　(1)机械式
  
  　　对超微颗粒净化效果较差，不能去除分子及离子状污染物。
  
  　　(2)静电式
  
  　　需要结合粗过滤装置，且只对除尘有一定效果，同时还会产生臭氧造成二次污染。
  
  　　(3)负氧离子式
  
  　　具有一定的杀菌及净化空气的效果，但它不能从根本上去除尘埃和有害气体等污染物，同时会产生臭氧造 成二次污染。
  
  　　(4)物理吸附式
  
  　　主要使用活性炭吸附，虽可吸附大多数气态污染物，但达到饱和吸附后，易发生脱附，需经常更换滤芯。
  
  　　(5)化学吸附式
  
  　　净化器能针对室内有害气体进行选择性吸附，但也存在吸附剂寿命等问题。
  
  　　光催化剂技术现已被应用在空气净化产品中。光催化剂技术是在常温及光能激活的条件下，通过光催化剂 对有机污染物进行深度氧化生成二氧化碳与水，并具有安全、防腐、除臭、杀菌等特点，是一种具有广阔前景 的室内空气净化新技术。目前我国许多高校、研究所和生产厂家也在积极关注光催化净化空气这一新技术的开 发和产品研制。以光催化为主体技术的净化产品将成为新一代空气净化市场的主导产品。
  
  　　近年来发展起来的纳米光催化技术(光触媒技术)，具有直接利用光源来激活光催化剂驱动氧化一还原反应的独特性能，因此是一种理想且有广泛应用前景的污染治理技术。它具有氧化分解有机物、还原重金属离子、除臭、防腐、杀菌等多种功能。世界各国都在努力争取早日将纳米光催化技术应用到能源利用和环境污染治理中去。但要实现这个目标，还须解决一些关键技术问题：(1)效率低，难以处理量大且浓度高的污染 物；(2)太阳能利用率低，由于光催化剂的禁带宽度较宽，决定了其只能吸收利用太阳光中的紫外部分；(3)纳米光催化剂的负载技术及其在环境友好化学反应中的应用技术研究。上述三大问题是光催化研究者面 临的重大难题，尽管在国内外已经开展了广泛的研究，但离实际应用还有一段相当长的距离。
   
  2废气污染物防治技术发展展望
  　　(1)工业有机废气污染的防治技术
  
  　　工业有机废气的治理在今后五年内仍将以活性碳纤 维／颗粒活性炭吸附回收设备、催化燃烧设备、吸附浓 缩一催化燃烧设备为主。蓄热式(节能)催化燃烧装置 将被广泛推广应用。国内市场上具有较好技术与产品服务质量的单位有：福州嘉园环保工程有限公司、科迈科 (杭州)环保设备有限公司、中国人民解放军防化研究院、景德镇佳奕新材料有限公司、福建大拇指环保科技有限公司等。近年来生物降解技术、光催化剂技术、等离子体破坏技术和膜分离技术等新技术也得到了很快的发展，并已经在工程实际中得到了应用。特别是生物降解技术近年来发展很快，在恶臭气体治理等方面已经得到了较为广泛的应用。
  
  　　(2)饮食业油烟污染防治技术产品
  
  　　饮食业油烟污染防治的技术产品将仍以复合式装置流通在市场上。静电式主体技术将占有较大的市场份 额。目前国内主要的生产企业有宁波兴达环保设备厂、上海昊元净之王环保设备有限公司、浙江上虞金科环境 设备有限公司、上海申榕环保设备有限公司等。其中，获得国家产品认证和国家重点环境保护实用技术的宁波 兴达环保设备厂生产的油烟净化器产品，已销到澳门并很快占领了当地约一半的市场，该公司的产品还销到韩 国和香港地区，反响良好。从实际运行情况看，静电油烟净化器对于气味的去除有一定的效果，但并不明显。 因此，对于静电油烟净化器的研究应在继续关注本体结构、电源与本体匹配、极板自动清理等环节的基础上， 加强复合型净化器的研制，寻求低温等离子体、吸附、催化氧化等技术与静电技术的结合，全面解决饮食油烟油雾和VOCs污染的问题。未来，在饮食业油烟污染 控制中，去除油雾和VOCs的技术设备将会得到广泛的应用。
  
  　　(3)室内空气污染防治技术产品
  
  　　有数据显示，人们对室内环境保护的认知度由 1999年的29．5％上升到现在的81．5％，消费者对室内装饰装修造成的空气污染有了足够的认识，越来越多的人 意识到空气质量对人体健康的影响。室内空气污染所带来的巨大危害，已引起全社会的高度重视。2003年爆发 的“非典”更是大大地促进了室内空气污染治理行业市场的成熟，同时也促成了人们对相关产品的持续需求。对室内健康的需求为空气安全类产品提供了空前的市场机遇。
  
  　　目前市场上有不少不同价位不同技术的国内的室内 空气净化产品，有关室内空气净化的产品与技术，虽然 有关部门也支持了一些单位进行研究与技术示范，但主 要还是通过市场引导和驱动。由于对室内空气净化产品 与技术的潜在市场需求量比较大，所以经济适用的高技术 产品完全有可能取得良好的市场占有率。

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