揮發(fā)性有機物污染控制工程

第一章緒論

第一節(jié)揮發(fā)性有機物的定義、分類、來源和危害1

第二節(jié)揮發(fā)性有機污染物治理現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢3

一、揮發(fā)性有機物污染治理技術(shù)分類3

二、揮發(fā)性有機污染物治理的難度6

三、國內(nèi)揮發(fā)性有機物污染治理的現(xiàn)狀7

四、國內(nèi)揮發(fā)性有機物污染治理發(fā)展趨勢8

第三節(jié)國家發(fā)布的相關(guān)政策9

一、歷史情況9

二、“十二五”時期頒布了一些指導(dǎo)性政策9

三、進入“十三五”，VOCs污染防治政策初具體系10

四、政策法規(guī)還需完善11

第二章?lián)]發(fā)性有機污染物產(chǎn)生量的一般估算方法

第一節(jié)有組織排放和無組織排放的估算13

一、有組織排放的估算方法13

二、無組織排放的估算方法16

第二節(jié)主要工業(yè)部門VOCs排放量的估算19

一、工業(yè)源VOCs主要產(chǎn)污環(huán)節(jié)20

二、工業(yè)污染源VOCs排放量估算26

第三章吸附法治理揮發(fā)性有機污染物

第一節(jié)吸附和吸附劑29

一、物理吸附與化學(xué)吸附30

二、吸附劑31

三、影響氣體吸附的因素42

第二節(jié)吸附法基礎(chǔ)44

一、吸附平衡44

二、吸附速度49

三、吸附劑的脫附與劣化現(xiàn)象51

第三節(jié)吸附劑及吸附裝置的選擇54

一、吸附劑的選擇54

二、吸附裝置的選擇55

三、吸附器凈化效率的計算與選擇62

第四節(jié)固定床吸附過程的計算63

一、固定床吸附器的吸附過程63

二、希洛夫近似計算法65

三、透過曲線計算法67

四、經(jīng)驗估算法72

五、固定床吸附器床層壓降估算73

第五節(jié)移動床吸附過程的計算75

一、移動床吸附器直徑的計算75

二、移動床吸附器吸附劑用量的計算76

三、移動床吸附器吸附層高度的計算77

第六節(jié)流化床吸附過程的計算79

一、流化床吸附器操作氣速的計算80

二、流化床吸附器直徑的計算83

三、流化床吸附器床層高度與吸附器總高度的計算83

四、流化床吸附器設(shè)計舉例——用活性炭流化床吸附器回收苯蒸氣的設(shè)計計算84

第七節(jié)吸附法治理揮發(fā)性有機物86

一、揮發(fā)性有機物的吸附材料86

二、活性炭的吸附熱87

三、吸附法凈化揮發(fā)性有機物的工藝流程90

四、脫附時水蒸氣、空氣及熱量的消耗計算92

五、惡臭物質(zhì)的吸附凈化94

第四章催化法治理揮發(fā)性有機污染物

第一節(jié)催化法基礎(chǔ)97

一、催化劑的組成98

二、催化劑的表面與孔結(jié)構(gòu)99

三、催化劑的性能101

四、催化劑的種類104

五、催化劑的表征105

六、揮發(fā)性有機污染物治理工程中常用的催化劑107

第二節(jié)催化理論108

一、 催化作用108

二、催化作用原理110

第三節(jié)氣-固相催化反應(yīng)過程及動力學(xué)方程113

一、氣-固相催化反應(yīng)過程及濃度分布113

二、表面化學(xué)反應(yīng)速率與動力學(xué)方程115

三、氣-固相催化反應(yīng)宏觀動力學(xué)方程119

第四節(jié)處理揮發(fā)性有機物催化反應(yīng)器及工藝系統(tǒng)配置120

一、處理揮發(fā)性有機物的催化反應(yīng)器120

二、氣-固相催化反應(yīng)系統(tǒng)的配置和調(diào)控124

第五節(jié)固定床絕熱催化反應(yīng)器設(shè)計計算126

一、固定床絕熱催化反應(yīng)器催化劑體積的計算126

二、固定床催化反應(yīng)器壓降的計算131

三、固定床催化反應(yīng)器溫升的計算133

四、固定床催化反應(yīng)器設(shè)計的注意事項133

第六節(jié)揮發(fā)性有機污染物的催化凈化134

一、催化燃燒法凈化揮發(fā)性有機物134

二、催化燃燒法脫臭136

三、蓄熱催化燃燒技術(shù)簡介137

第五章生物法處理揮發(fā)性有機污染物

第一節(jié)概述138

一、生物過濾法的歷史和與物理化學(xué)方法的比較138

二、生物法處理揮發(fā)性有機物的原理及所用微生物140

第二節(jié)揮發(fā)性有機物生物法處理工藝145

一、揮發(fā)性有機物生物處理工藝145

二、常見的VOCs生物處理工藝的比較148

三、生物法處理揮發(fā)性有機物的動力學(xué)模型149

四、生物過濾法處理揮發(fā)性有機物的影響因素151

五、生物過濾法處理混合揮發(fā)性有機物的研究160

六、生物過濾反應(yīng)器的性能參數(shù)161

七、系統(tǒng)啟動及沖擊負荷對系統(tǒng)的影響162

八、運行成本162

第三節(jié)用于凈化揮發(fā)性有機物的環(huán)境生物工程制劑163

第六章?lián)]發(fā)性有機物回收技術(shù)

第一節(jié)冷凝法回收揮發(fā)性有機物166

一、概述166

二、冷凝法中制冷劑的選擇168

三、冷凝法的應(yīng)用——介紹兩個冷凝法流程168

四、冷凝和吸附集成回收VOCs工藝系統(tǒng)簡介169

第二節(jié)吸收法回收揮發(fā)性有機物技術(shù)170

一、吸收法基礎(chǔ)170

二、氣體吸收設(shè)備172

三、吸收法處理揮發(fā)性有機物的吸收劑175

第三節(jié)吸附法回收揮發(fā)性有機物176

一、吸附-水蒸氣脫附-冷凝回收工藝176

二、吸附-氮氣脫附-冷凝回收系統(tǒng)179

第四節(jié)揮發(fā)性有機物回收新技術(shù)簡介180

一、變壓吸附回收VOCs技術(shù)180

二、干氣回收技術(shù)189

三、淺冷油吸收技術(shù)回收VOCs192

四、膜分離回收VOCs技術(shù)193

第七章高濃度揮發(fā)性有機物的回收技術(shù)

第一節(jié)PVC行業(yè)精餾塔排放氯乙烯的回收技術(shù)207

一、顆粒活性炭吸附法回收氯乙烯工藝208

二、活性碳纖維吸附法回收氯乙烯工藝209

三、變壓吸附法回收氯乙烯工藝211

四、膜分離法回收氯乙烯工藝211

第二節(jié)黏膠纖維行業(yè)H2S和CS2的回收214

一、黏膠纖維生產(chǎn)廢氣中CS2、H2S的來源214

二、黏膠纖維生產(chǎn)廢氣中CS2、H2S的常用回收技術(shù)215

三、黏膠纖維生產(chǎn)廢氣中CS2、H2S回收技術(shù)案例介紹220

第八章燃燒法治理揮發(fā)性有機污染物

第一節(jié)燃燒及催化燃燒224

一、揮發(fā)性有機物燃燒轉(zhuǎn)化原理及燃燒動力學(xué)224

二、直接燃燒和熱力燃燒227

三、催化燃燒概述231

四、催化燃燒系統(tǒng)設(shè)計234

五、催化燃燒反應(yīng)器與凈化系統(tǒng)的設(shè)計235

第二節(jié)蓄熱燃燒(RTO)和蓄熱催化燃燒(RCO)240

一、蓄熱燃燒240

二、蓄熱催化燃燒245

第三節(jié)蓄熱燃燒用的蓄熱體247

一、蓄熱體在RTO裝置中的作用和裝置對蓄熱體的要求247

二、蓄熱體的材料248

三、蓄熱體的結(jié)構(gòu)類型和幾何特性249

第四節(jié)吸附濃縮-催化燃燒組合技術(shù)252

一、吸附濃縮-催化燃燒技術(shù)的工藝原理及流程252

二、吸附濃縮-催化燃燒設(shè)備253

三、轉(zhuǎn)輪吸附濃縮裝置255

第九章處理揮發(fā)性有機污染物的其他技術(shù)簡介

第一節(jié)光解與光催化技術(shù)258

一、光解技術(shù)258

二、光催化技術(shù)259

第二節(jié)低溫等離子體技術(shù)262

一、定義及分類262

二、低溫等離子體形成過程及發(fā)生技術(shù)263

三、低溫等離子體技術(shù)的應(yīng)用268

第三節(jié)高溫脈沖反應(yīng)器(PDR)技術(shù)簡介270

一、PDR裝置的主要組成270

二、PDR特點271

三、VOCs氣體PDR工作原理271

四、PDR的應(yīng)用271

第十章石油化工行業(yè)揮發(fā)性有機物污染治理技術(shù)

第一節(jié)石油化工行業(yè)VOCs排放特點及治理要求273

一、石油化工行業(yè)VOCs排放的特點273

二、石化行業(yè)VOCs治理的要求274

第二節(jié)LDAR技術(shù)在石化行業(yè)的應(yīng)用275

一、LDAR工作意義及實施目標275

二、實施LDAR的原則276

三、LDAR實施流程277

四、密封點精簡計劃282

第三節(jié)精餾塔尾氣回收技術(shù)284

一、精餾塔簡介284

二、精餾塔頂尾氣中VOCs含量高的原因284

三、對精餾塔頂冷凝系統(tǒng)的改造286

第四節(jié)固定源油氣回收技術(shù)289

一、概述289

二、目前普遍采用的油氣回收技術(shù)291

三、油氣回收系統(tǒng)工藝295

四、加油站油氣回收296

五、案例——裝車油氣回收系統(tǒng)設(shè)計299

第十一章包裝印刷行業(yè)揮發(fā)性有機污染物的治理

第一節(jié)包裝印刷的基本知識和行業(yè)概況307

一、包裝印刷基本知識307

二、我國包裝印刷行業(yè)概況308

三、復(fù)合軟包裝印刷的生產(chǎn)過程308

第二節(jié)包裝印刷生產(chǎn)中VOCs的治理313

一、包裝印刷生產(chǎn)中VOCs的主要來源及排放特點313

二、包裝印刷行業(yè)排放的VOCs治理技術(shù)314

第十二章噴涂行業(yè)揮發(fā)性有機污染物治理技術(shù)

第一節(jié)噴漆行業(yè)揮發(fā)性有機污染物治理317

一、噴漆行業(yè)排放的揮發(fā)性有機物的特點與治理概況317

二、噴漆廢氣處理318

三、電子行業(yè)噴涂廢氣凈化實例319

四、汽車涂裝行業(yè)有機廢氣凈化實例323

第二節(jié)涂布行業(yè)揮發(fā)性有機污染物治理326

一、涂布行業(yè)揮發(fā)性有機物排放的狀況及特點326

二、涂布機工作過程與廢氣凈化328

第十三章室內(nèi)空氣中揮發(fā)性有機物污染控制措施

第一節(jié)室內(nèi)空氣質(zhì)量331

第二節(jié)室內(nèi)空氣污染定義、來源和危害332

一、室內(nèi)空氣污染及室內(nèi)空氣污染物332

二、室內(nèi)空氣污染物的來源333

三、室內(nèi)空氣污染的危害335

第三節(jié)室內(nèi)空氣污染控制措施336

一、室內(nèi)空氣污染源控制技術(shù)336

二、室內(nèi)空氣污染的通風(fēng)控制338

三、室內(nèi)空氣凈化技術(shù)340

第十四章?lián)]發(fā)性有機物檢測技術(shù)簡介

第一節(jié)揮發(fā)性有機污染物排放控制標準343

一、揮發(fā)性有機污染物排放控制標準的發(fā)展343

二、揮發(fā)性有機廢物排放控制標準制/修訂的新趨勢345

第二節(jié)揮發(fā)性有機污染物監(jiān)測技術(shù)規(guī)范346

一、監(jiān)測技術(shù)的發(fā)展及所包括的內(nèi)容346

二、監(jiān)測的方法體系347

第三節(jié)揮發(fā)性有機污染物實驗室分析檢測技術(shù)和設(shè)備348

一、樣品采集和富集349

二、實驗室分析氣相色譜法350

三、氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用法分析有機氣體352

第四節(jié)揮發(fā)性有機物現(xiàn)場檢測和在線監(jiān)測355

一、對揮發(fā)性有機物的快速現(xiàn)場檢測355

二、固定源揮發(fā)性有機物在線檢測技術(shù)和設(shè)備356

附錄 揮發(fā)性有機污染物治理典型案例

主要參考文獻 2100433B

本書主要講述揮發(fā)性有機物污染控制的理論和方法。首先講解VOCs治理的主要工藝理論（吸收法、吸附法、催化法、生物法、燃燒法），同時穿插講解了其他方法（冷凝法、低溫等離子體、變壓吸附、光解及光催化法等）的理論；書中采取理論與實踐相結(jié)合的敘述方法，分別介紹了轉(zhuǎn)輪濃縮、RTO、RCO處理工藝，另外還分行業(yè)（石油化工、包裝印刷、噴漆涂布等）介紹了VOCs的具體治理工藝,還講述了室內(nèi)VOCs的防治技術(shù)。最后還介紹了VOCs的檢測技術(shù)和方法。同時書后還附上幾個典型案例。給讀者提供一個從理論到實踐的完整的知識體系。

本書不僅有一定的理論深度，而且有實踐經(jīng)驗的總結(jié)，是一本理論與實踐緊密結(jié)合的書籍。

本書不僅是揮發(fā)性有機物污染控制、治理的培訓(xùn)教材，還可作為高等院校相關(guān)專業(yè)的教材，而且是從事科研、管理、工程設(shè)計及VOCs治理一線的工程技術(shù)人員的非常實用的參考書。

氣體污染物定義

揮發(fā)性有機物是一類重要的室內(nèi)空氣污染物。它們各自的濃度往往不高。但若干種揮發(fā)性有機物共同存在于室內(nèi)時，其共同作用是不可忽視的。由于它們單獨的濃度低但種類多，故總稱為VOCs，一般不予以逐個分別表示。以TVOC表示其總量。

氣體污染物來源

揮發(fā)性有機物的主要發(fā)生源有以下兩類：

（1）家庭常用化學(xué)品中揮發(fā)性有機物的釋放

在現(xiàn)代家庭生活中，幾乎不可避免地要使用各種化學(xué)產(chǎn)品。其中不少化學(xué)產(chǎn)品能在常溫下釋放出各種VOC。幾種典型的家庭用品和材料中VOC的釋放量以及范圍見表1。從表中可以明顯看出，一些在家庭中常用的物品和材料能釋放出多種有機化合物。如膠粘劑、膠帶等可釋放出多種不同的揮發(fā)性有機物。

（2）家用裝飾材料中揮發(fā)性有機物的釋放

室內(nèi)裝飾材料是揮發(fā)性有機物的重要來源。不少人對新裝修的房間有一系列的反應(yīng)，如感覺氣味不佳、刺激、甚至頭痛、惡心等。這是因為所用裝飾材料大多能釋放出各種揮發(fā)性有機物。正是它們污染了室內(nèi)空氣，給人類健康帶來了潛在的危害。應(yīng)當指出的是，煙草煙霧也是室內(nèi)揮發(fā)性有機物的來源之一。