Es gibt zwei Familien von VOC-Behandlungsverfahren, um VOCs aus der Umgebungsluft zu entfernen:
- Verwertungsverfahren
Rückgewinnungsprozesse zielen darauf ab, VOCs für die Wiederverwendung aufzufangen. Sie umfassen Adsorption mit Desorption, Absorption, Kondensation und Membrantrennung.
- Verfahren der Vernichtung
Zerstörende Verfahren basieren auf der Oxidation von VOCs (katalytisch, thermisch), biologischen Behandlungen, Adsorption ohne Desorption.
Sommaire
Adsorption
VOC-Moleküle binden sich an ein festes Material mit einer großen spezifischen Oberfläche durch die Wirkung der Van-der-Waals-Kräfte. Es gibt eine Vielzahl von Adsorptionsmaterialien: Aktivkohle, Zeolith, Kieselgel, aktiviertes Aluminiumoxid, Harz. Aktivkohle wird am häufigsten verwendet. Es hat eine große spezifische Oberfläche (800 bis 2000 m²/g) und ist in Form von Pulver, Körnern oder Stoffen erhältlich. Wenn die Aktivkohle gesättigt ist, wird das Material entweder ausgetauscht und als Abfall (Pulver) behandelt oder regeneriert, indem die VOCs durch Desorption zurückgewonnen werden. In diesem Fall wird entweder der Gesamtdruck verringert (Vakuumdesorption) oderdie Temperatur erhöht(Wasserdampf, heiße Luft oder neutrale Gase). Dann werden die VOCs in der Produktion wiederverwertet.
Die Absorption oder Gaswäsche beruht auf dem Kontakt zwischen der Luft, die die VOCs enthält, und einem flüssigen Lösungsmittel. Lösliche VOCs gehen in die Flüssigkeit über. Wasser wird für wasserlösliche VOCs verwendet. Bei schwer löslichen VOCsersetzt Silikonöl das Wasser. Diese beiden Techniken sind nicht weit verbreitet, da sie bei Wasser nicht effizient und bei Öl recht teuer sind.
Kondensation
Dabei wird die Temperatur auf -40°C bei der mechanischen Kondensation (durch Kompressor und Wärmetauscher) und -180°C bei der kryogenen Kondensation (durch flüssigen Stickstoff) gesenkt. Die Flüssigkeit wird dann von der Luft getrennt, um wiedergewonnen zu werden. Diese Technik wird bei verschmutzter Luft mit einer hohen Konzentration an VOCs verwendet, da diese eine Siedetemperatur von mindestens über 40°C haben. Die Kondensation ist für einen Luftstrom von weniger als 1000 m3/h geeignet.
Die Membrantrennung
Die mit VOCs verunreinigte Luft wird durch eine semipermeable Membran geleitet, die die VOCs im Durchgang zurückhält. Die Durchflussmenge, die durch die Membrantrennung behandelt wird, liegt unter 100 m3/h. Die Effizienz der Trennung hängt von der Membranstruktur, dem Grenzwert und den Betriebsbedingungen der Filtration ab. Die Technik ist kostspielig und empfindlich gegenüber Schwankungen der Durchflussmengen und Konzentrationen.
Thermische Oxidation
Dabei werden die VOCs bei mindestens 750° C verbrannt, um sie inCO2 und Wasser umzuwandeln. Eine VOC-Konzentration von mehr als 10g/m3 ist erforderlich, um ein Gleichgewicht zwischen der Energiezufuhr und der Wärmezufuhr bei der Verbrennung herzustellen. Andernfalls wird der Prozess sehr energieintensiv. Wenn die VOC halogeniert oder schwefelhaltig ist, können sich giftige Nebenprodukte bilden, die eine zusätzliche Neutralisierungsbehandlung erfordern.
Katalytische Oxidation
Bei der vorherigen Technik wird ein Katalysator hinzugefügt, der aus Edelmetallen oder Metalloxiden besteht. Dies ermöglicht die Oxidation von VOCs bei Temperaturen zwischen 250° und 400°. Es geht darum, den Energieverbrauch durch Oxidation zu reduzieren. Einige Elemente (Schwermetalle, Phosphor, SO2) tragen jedoch zur Vergiftung des Katalysators und zu seiner Deaktivierung bei.
Mikrobiologische Behandlungen
Mikroben werden im aeroben Modus eingesetzt , um VOCs inCO2 und Wasser zu zerlegen. Die Mikrobenkultur ist entweder fixiert oder in einer mobilen oder stationären flüssigen Phase dispergiert. Man unterscheidet zwischen Biofiltern, Biokolatoren und Biowäschern.
Biofilter
Die Bakterien siedeln sich auf einem organischen Träger (Torf, Holz,…) an, der von der VOC-belasteten Luft durchströmt wird. Um die biologische Aktivität aufrechtzuerhalten, werden die Pflanzen gelegentlich mit Wasser und zusätzlichen Nährstoffen besprüht.
Bioperkolator
Die Bakterien siedeln sich auf einem festen, mineralischen oder gefüllten Träger an. Es bildet sich ein Biofilm, der bis zu mehreren Millimetern dick sein kann. Eine kontinuierliche Bewässerung verteilt das Wasser und die zusätzlichen Nährstoffe. Dadurch entsteht um den Biofilm herum ein Flüssigkeitsfilm, in dem Sauerstoff und VOCs absorbiert und dann an den Biofilm abgegeben werden.
Biolandwirt
Die Absorption der VOCs erfolgt in einem Sprühwaschturm, danach erfolgt der biologische Abbau in einem Aktivierungsbecken, das die Biomasse in Suspension enthält. Biowäscher können durch die Verwendung einer Öl-Wasser-Emulsion Verbindungen behandeln, die in Wasser schwer löslich oder gegenüber Mikroorganismen giftig sind.
Wahl der Behandlung
Er hängt von der Art der zu behandelnden VOCs, ihrer minimalen , maximalen und durchschnittlichen Konzentration in der verschmutzten Luft und den physikalischen Bedingungen der Luft(Temperatur, relative Luftfeuchtigkeit, Vorhandensein von Staub oder anderen Schadstoffen…) ab.
Wenn es sich um einen Prozess handelt, der eine oder zwei zu behandelnde VOCs emittiert, und die VOCs sich als kostengünstig für die Wiederverwendung erweisen, kann eine Rückgewinnungstechnik gewählt werden; vorausgesetzt, die VOC-Konzentration und der Luftstrom der verunreinigten Luft sind angemessen.
Bei 3 oder mehr VOCs ist es besser, auf eine destruktive Technik auszuweichen.
Beachten Sie, dass mehr als 30% der Industriellen sich für eine Behandlung mit Aktivkohle entscheiden. die verschiedene Geschwindigkeiten im zerstörenden und wiederherstellenden Bereich zulassen. Sie ermöglichen auch die Beseitigung von Geruchsbelästigungen.
