Hvilke processer forbedrer luftkvaliteten ved at fjerne VOC’er?

Der findes to typer af VOC-behandlingsprocesser til at udvinde VOC’er fra den omgivende luft:

• Genopretningsprocesser

Rekuperative processer har til formål at indfange VOC ‘er til genbrug. De omfatter adsorption med desorption, absorption, kondensering og membranseparation.

• Destruktionsproces

Destruktive processer er baseret på oxidation af VOC ‘er (katalytisk, termisk), biologiske behandlinger, adsorption uden desorption osv.

Adsorption

VOC-molekyler binder sig til et fast materiale med et stort specifikt overfladeareal ved hjælp af Van der Waals-kræfter. Der findes en række forskellige adsorberende materialer: aktivt kul, zeolit, silicagel, aktiveret aluminiumoxid og harpiks. Aktivt kul er det mest anvendte. Det har et stort specifikt overfladeareal (800 til 2000 m²/g) og findes i pulver-, korn- eller stofform. Når det aktive kul er mættet, skiftes materialet enten ud og behandles som affald (pulver), eller det regenereres ved at genvinde VOC’erne gennem desorption. Det indebærer enten en reduktion af det samlede tryk (vakuumdesorption) eller enforøgelse af temperaturen(damp, luft eller varme neutrale gasser). VOC’erne genanvendes derefter i produktionen.

Absorption eller gasrensning er baseret på kontakt mellem luften, der indeholder VOC’erne, og et flydende opløsningsmiddel. Opløselige VOC’er passerer ind i væsken. Vand bruges til vandopløselige VOC’er. Til svært opløselige VOC’ererstatter silikoneolie vandet. Disse to teknikker er ikke så udbredte, fordi vand ikke er særlig effektivt, og olie er ret dyrt.

Kondensering

Det indebærer, at den gasformige VOC omdannes til en væske ved at sænke temperaturen til -40 °C for mekanisk kondensering (ved hjælp af en kompressor og varmeveksler) og – 180 °C for kryogenisk kondensering (ved hjælp af flydende nitrogen). Væsken adskilles derefter fra luften med henblik på genvinding. Denne teknik bruges til forurenet luft med en høj koncentration af VOC’er, som har et kogepunkt på mindst 40 °C. Kondensering er velegnet til forurenede luftstrømme på mindre end 1000^m3/t.

Membranseparation

Luft, der er forurenet med VOC’er, passerer gennem en semipermeabel membran, der tilbageholder VOC’erne, når den passerer igennem. Den strømningshastighed, der behandles med membranseparation, er mindre end 100^m3/t. Udskillelsens effektivitet afhænger af membranens struktur, dens cut-off-tærskel og filtreringens driftsbetingelser. Teknikken er dyr og følsom over for variationer i strømningshastigheder og koncentrationer.

Termisk oxidation

VOC’erne skal brændes ved mindst 750° for at omdanne dem til_CO2 og vand. En VOC-koncentration på mere end ^{10 g/m3} er nødvendig for at skabe balance mellem energitilførslen og forbrændingsvarmen. Ellers bliver processen meget energikrævende. Når VOC’en er halogeneret eller svovlholdig, er der risiko for, at der dannes giftige biprodukter, som kræver yderligere neutraliseringsbehandling.

Katalytisk oxidation

En ædelmetal- eller metaloxidkatalysator tilføjes til den tidligere teknik. Dette oxiderer VOC’erne ved temperaturer mellem 250° og 400°. Målet er at reducere energiforbruget i forbindelse med oxidation. Visse elementer (tungmetaller, fosfor, _SO2) bidrager dog til forgiftning af katalysatoren og dens deaktivering.

Mikrobiologiske behandlinger

Mikrober bruges aerobt til at nedbryde VOC’er til_CO2 og vand. Den mikrobielle kultur er enten fikseret eller spredt i en mobil eller stationær væskefase. Der findes biofiltre, bioperkolatorer og bioskrubbere.

Biofilter

Bakterierne sætter sig fast på et organisk underlag (tørv, træ osv.), som strømmen af VOC-forurenet luft passerer igennem. For at opretholde den biologiske aktivitet sprøjtes bakterierne af og til med vand og ekstra næringsstoffer.

Bioperkolator

Bakterierne sætter sig fast på et fast underlag, som enten er mineralsk eller består af fyldninger. Der dannes en biofilm, som kan være flere millimeter tyk. Kontinuerlig vanding fordeler vand og næringstilskud. Det skaber en væskefilm omkring biofilmen, hvor ilt og VOC’er absorberes og derefter overføres til biofilmen.

Biolaveur

VOC’erne absorberes i et sprøjtevasketårn og nedbrydes derefter biologisk i en aktiveringstank, der indeholder suspenderet biomasse. Bioscrubbere, der bruger en olie/vand-emulsion, kan behandle forbindelser, der ikke er særlig opløselige i vand, eller som er giftige for mikroorganismer.

Valg af behandling

Det afhænger af arten af de VOC’er, der skal behandles, deres minimums-, maksimums- og gennemsnitskoncentration i den forurenede luft og dens fysiske forhold (temperatur, relativ fugtighed, tilstedeværelse af støv eller andre forurenende stoffer osv.)

I tilfælde af en proces, der udleder en eller to VOC’er, der skal behandles, og VOC’erne viser sig at være rentable at genbruge, kan der vælges en genvindingsteknik, forudsat at der er en VOC-koncentration og en tilstrækkelig strømningshastighed af forurenet luft.

Med 3 eller flere VOC’er er det bedst at vælge en destruktiv teknik.

Det skal bemærkes, at over 30 % af producenterne vælger behandling med aktivt kul. der tillader en bred vifte af flowhastigheder til både destruktive og rekuperative anvendelser. De eliminerer også lugtgener.