報告人 : 林錕松博士 元智大學化材系教授 研發長暨環境科技研究中心主任 日期 :2016/8/18
工廠酸氣及 VOCs 簡介 整體管制策略及法規說明 工廠酸氣及 VOCs 處理技術簡介 行業別主要空氣污染物特性 工廠酸氣及 VOCs 案例探討
VOCs 工廠酸氣 EPA 法規定義 : 有 製程所產生之酸氣機化合物成份總稱, 成分包括硝酸與部不包括甲烷 一氧份鹽酸 硫酸 化碳 二氧化碳 磷酸 氫氟酸 硫碳酸 碳化物 碳氧化物 氮氧化物 酸鹽 碳酸銨等化硫化氫 二氧化硫 合物 二氧化氮 二氧化碳等
VOCs, Volatile Organic Compounds, 揮發性有機物 ( 不包括甲烷 一氧化碳 二氧化碳 碳酸 碳化物 碳酸鹽 碳酸銨等化合物 ) THC, Total Hydrocarbons, 總碳氫化合物 NMHC,Non-Methane Hydrocarbon, 非甲烷碳氫化合物 ; THC = CH 4 + NMHC TOG, Total Organic Gas, 總有機氣體 NMOG, Non-Methane Organic Gas, 非甲烷有機氣體 ROG, Reactive Organic Gas, 反應性有機氣體
A. 直鏈揮發性有機物 (parafin) 甲烷 乙烷 丙烷 丁烷等烷纇, 乙烯 丙烯 丁烯 乙烯 2- 丁烯等 B. 苯環揮發性有機物 (benzenic) 苯 甲苯 乙苯 二甲苯等苯環纇 C. 含氫氧鍵揮發性有機物 (miscellaneous) 甲醇 乙醇 異丙醇 異戊醇等醇類, 甲醛 乙醛等醛纇, 丙酮 丁酮 甲醛環己酮等酮纇 D. 含氮有機化合物 (organic nitrogencompo) 過氧硝酸 乙醯丙烯晴等 E. 鹵烷類 (alkyl halides) 氯甲烷 氯仿 四氯化碳 1,2- 二氯乙烷 1,2- 二氯丙烷 三氯乙烯 四氯乙烯 3- 氯丙烯 氯苯
1. 鹵化氫 (HX) 2. 氧硫化物 (SOx) 3. 氮氧化物 (NOx) 均為無色 有刺激性氣味的氣體, 易溶於水
有機 VOC 來源主要污染源為石化業 半導體業及油漆業 推估石化業製程排放量主要以製程設備逸散及製程元件為主 ; 半導體為製程設備逸散及排放管道為主 無機酸氣廢氣來源主要來源於化工 電子 冶金 電鍍 紡織 ( 化纖 ) 機械製造等行業的用酸過程中, 如制酸 酸洗 電鍍 電解 酸蓄電池充電等
VOCs 散布於空氣中, 當排放至大氣後, 經由日照 風力及降雨等各種作用, 可能對於環境產生極大的負面影響 VOCs 大多具有致癌性 致突變性 急性效應 危害中樞神經系統 引發皮膚炎 增加肝 腎之毒性效應 ; 途徑為吸入 食入及接觸 在日光照射下, 會與氮氧化物進行光化學反應產生臭氧, 進而降低空氣品質 此外, 揮發性有機物散布於空氣中, 民眾容易經由呼吸或接觸引起呼吸系統疾病與皮膚刺激等健康危害
空氣污染可嚴重影響個人健康 生態系統和社會 如二氧化硫 二氧化氮等氣體和懸浮粒子可刺激呼吸系統 眼睛, 造成不適 ; 高濃度時可引發心臟病及呼吸系統疾病 一氧化碳與身體血紅蛋白結合, 形成不易分解的碳氧血紅蛋白, 影響血液運送氧氣的能力 二氧化氮在陽光下與空氣中的碳氫化合生化學作用, 形成對流層臭氧和硝酸過氧化乙醘 ( 光化學煙霧的主要成份 )
碳氫化合物, 尤其是多環性芳香化合物 (PAHs) 可致癌 氟氯碳化物會破壞臭氧層, 導致更多紫外線抵達地面, 增加患癌的機會 空氣中的煙塵使氣喘患者發作的頻率升高, 也可能使腹中胎兒出生後畸型的機率上升 可能影響生殖系統, 從而導致人類不孕症而造成生育能力下降
世界衛生組織在 2013 年估計, 每年空氣污染造成大約 200 萬人早死, 其中一多半早死的人在發展中國家 2013 年人口數超過 10 萬的城市以及首都城市可吸入顆粒物 (particulate matter,pm 10 ) 的年均估算濃度值
人類 酸污染對人類最嚴重的影響就是呼吸方面的問題, 二氧化硫和二氧化氮會引起例如哮喘 乾咳 頭痛 和眼睛 鼻子 喉嚨的過敏 酸雨間接的影響就是它會溶解在水中的有毒金屬被水果 蔬菜和動物的組織吸收, 雖然不直接影響, 但是吃下這些東西卻對人類的健康產生嚴重影響 例如 : 累積在動物器官和組織中的汞與腦損傷和神經混亂有所關聯 ; 動物器官中的另 Al/Zn/Cu 等毒性金屬與腎臟問題有關近來也被懷疑與老年癡呆症具關聯性,
建築物和雕像 酸性粒子也會沈積在建築物和雕像上, 造成侵蝕 石灰岩和大理石跟酸接觸後會轉變為一種粉碎物質, 稱為石膏 此外, 橋樑以更快的速度被腐蝕, 鐵路工業和飛機工業同樣的必須花費更多的錢來修補由酸雨造成的損害 酸雨不僅造成了經濟負擔上的問題, 而且也對一般大眾的安全產生危險 舉一個實例,1967 年俄亥俄河上的橋倒塌, 造成 46 人死亡 主要原因就在於酸雨的腐蝕 另外, 酸雨也造成暴露在外的雕像受到侵蝕, 這造成文化資產的破壞, 令許多人擔憂, 同樣的, 酸雨也會對金屬建材產生影響
農作物和植物 酸雨會影響農作物稻子的葉子, 同時土壤中的金屬元素因被酸雨溶解, 造成礦物質大量流失, 植物無法獲得充足的養分, 將枯萎 死亡 但土壤中因酸雨釋出的金屬也可能為植物吸收造成影響這問題極其複雜, 譬如, 酸雨中某些金屬 ( 如, 鐵 ) 的釋出反而有助於植物的生長
水中生物 酸雨會影響河川或湖泊的 ph 值, 當 ph 值小於 6 將影響到水中生物的生存或繁殖, 當 ph 值小於 5 將導致水中生物大量死亡, 可能會影響到養殖魚業 能見度 形成酸雨的物質, 有時亦為形成光化學煙霧的物質 因此即使不降雨, 也常會導致能見度下降
管制緣起 臭氧係由氮氧化物 揮發性有機物 (Volatile Organic Compounds,VOCs) 經光化學反應所衍生之二次污染物 VOCs 除會對環境造成直接的影響外, 其毒性也會對生物體造成嚴重的危害
行業別管制趨勢 目前已公告之特定行業排放標準及管制包括 : 電力設施 水泥業 汽車製造業 熱風乾燥機 廢棄物焚化爐 鋼鐵業 煉鋼業 鉛二次冶煉業 玻璃業 陶瓷業 磚瓦窯業 瀝青拌合業 PU 合成皮製造業 半導體製造業 洗染業 石化業排放管道 設備元件及揮發性有機液體裝載設施 儲槽等 17 項管制標準 另對膠帶製造業 液晶顯示器製造業 建物外牆表面塗裝 揮發性消費品等數種業別, 亦將分別研定管制標準或規範, 陸續發布施行
空氣的清潔 要使每個人都有安全又健生的空氣可呼吸, 尤其是小孩 老人和呼吸失調的人們可免受空氣污染的危害 減少空氣污染同時也可保護環境, 讓多方受益, 諸如恢復受傷生態系統的生機, 以及減少主賴生態系統者的健康危害 廢料的更好管理 要使工廠之廢棄務須有妥善的儲存 處理和排放, 以防止它們逸散污染毒氣對人體和環境的傷害 ; 將全力清理過去已受污染的土地, 使它復原並使周邊社區人民有安全 舒適地使用 同時對廢棄物或工業公害的發生做有效的反應與防止
污染的防止與減少 將以最經濟的成本來消除, 減少或小量排放和污染來作為污染的防止和災害管理的策略, 來達成更清潔更安全的環境以適合居住 工作和享受生活 意外的應變 環保工安事故頻繁, 應變的技術與處理, 急待成立
危害氣體應制定之規範 建立完善的空氣品質監測系統, 以便迅速反應空氣品質現況, 保障民眾財產健康安全 建立污染源自動監測制度 設立對氮氧化物, 揮發性有機氣體和地面臭氧之監測網 減少或消除都市煙霧, 設定到公元 2020 時, 能減少氮氧化物, 揮發性有機氣體之排放量 50% 室內空氣污染是個人暴露空氣污染的主源, 也是主要影響健康的根據 應從事研究 教育以及制訂法規與鼓勵從事制定室內空氣品質 (IAQ) 管理計劃
第二十條 公私場所固定污染源排放空氣污染物, 應符合排放標準 排放標準由中央主管機關定之 第二十二條 經主管機管指定公告之固定污染源, 應於規定期限內完成設置自動監測設施及連線 主管機關認為必要時, 得指定公告固定污染源實施定期檢測 監測或檢驗測定結果, 應作成紀錄, 並依規定向當地主管機關申報 ; 相關之結果 紀錄 申報 保存 連線作業規範 完成設置或連線期限及其他應遵行事項之管理辦法, 由中央主管機關定之 第二十三條 固定污染源及其空氣污染物收集設施 防制設施或監測設施之規格 設置 操作 檢查 保養 紀錄及其他應遵行事項之管理辦法, 由中央主管機關定之
法規架構 第一章總則 第二章廢氣燃燒塔 第三章製程設施 第四章揮發性有機液體儲槽 第五章揮發性有機液體裝載操作設施 適用對象 石化製程 石化製程 公私場所 公私場所 第六章設備元件石化製程 ( 含儲槽元件 ) 第七章廢水處理設施 ( 新增 ) 第八章附則 主要以石化製程為管制主體 石化製程 石化製程 : 指以化學或物理操作產製各類石油產品 石化基本原料 石化中間產品或石化產品之製造程序, 包括產製各類有機化學品 樹脂 塑膠 橡膠及合成纖維原料等產品, 及硫磺或氫氣等副產品
燃燒塔 - 削減率不易維持, 應回歸工安設備使用 本標準中, 污染防制設備對 VOCs 的削減率應達 95% Flare 功能改變 修正揮發性有機物 空氣污染管制及排放標準 防制設備 工安設備 既存 Flare 功能屬空氣污染物防制設備 Flare 特殊狀況才能使用必須設置回收系統 污染防制設備 : 指處理廢氣之熱焚化爐 觸媒焚化爐 鍋爐或加熱爐等密閉式焚化設施 冷凝器 吸附裝置 吸收塔 因應緊急狀況使用之廢氣燃燒塔或其他經主管機關認定者
揮發性有機物空氣污染管制及排放標準 依審查通過之使用計畫書操作 公私場所使用 異動前, 應檢具使用計畫書報地方主管機關審查, 依核定內容操作 規範燃燒塔使用時機 常態性排放之廢氣, 不得使用廢氣燃燒塔處理 但遇緊急狀況 開車 停車 歲修或地方主管機關認可之必要性操作, 不在此限 監測設施設置條件 99 年進廢氣總流量大於 5 百萬立方公尺者 處理觸媒或吸附劑之再生或活化, 且經冷凝循環回收或煅燒處理後之排氣者 監測廢氣成分並連線 於進廢氣管線設置流量計及具顯示總淨熱值之進廢氣成分及濃度監測設施 石油煉製業應加設總硫濃度監測設施
揮發性有機物空氣污染管制及排放標準 (102/1/3 修正 ) 中華民國一百年二月一日修正發布之條文施行日前設立下列設施之公私場所 適用本標準管制規範 施行日期 具備廢氣燃燒塔者, 應檢具廢氣燃燒塔使用計畫書之規第七條 中華民國一百年七 定 月一日 具備設備元件者, 應委託檢測設備元件之規定 第三十條第二項 具備石化製程冷卻水塔者, 應檢測及其申報規定 第四十條 中華民國一百零一年一月一日 具備儲槽, 儲存物料含 固定污染源空氣污染防制費收第十五條第一項 費費率 公告之個別物種者, 且單一儲槽容積一百立方第二款中華民國一百零一公尺以上年七月一日 具備揮發性有機液體儲槽, 應採固定頂槽之規定 第十七條 具備廢氣燃燒塔, 除母火監視器及導入廢氣管線之流量第六條計外, 應設置之監測設施及其申報規定廢氣燃燒塔導入廢氣管線之流量計校正頻率及性能規範附表一 中華民國一百零三年一月一日 具備揮發性有機液體儲槽, 其清洗作業開槽條件規定 第二十二條第二項第二款 中華民國一百零三年一月一日 22
揮發性有機物空氣污染管制及排放標準 (102/1/3 修正 ) 中華民國一百年二月一日修正發布之條文施行日前設立下列設施之公私場所 廢水處理設施之生物曝氣池或下列廢水處理設施之初級處理單元, 應維持氣密狀態及相關規定 ; 且下列廢水處理設施廢水收集系統之廢水液面不得與大氣接觸之規定 : 1. 廢水處理設施設計最大每日廢水產生量小於二千五百立方公尺者 2. 石化製程之廢水處理設施初級處理單元設備進流廢水, 依中央主管機關所定之檢測方法測定其揮發性有機物濃度小於十 mg/l 者 3. 廢水處理設施廢水實際最大每日廢水產生量持續一年小於一千二百五十立方公尺者 適用本標準管制規範 第三十六條第一項 第二項 第三十七條第一項 具備廢水處理設施之污泥處理設施, 應採用密閉或圍封式集氣系統, 並連通至污染防制設備處理之規定具備廢氣燃燒塔, 不得以廢氣燃燒塔處理正常操作下排放第四條廢氣之規定公私場所發生廢氣燃燒塔使用事件日數, 每年累計達三十第十條日者, 應之提交減量計畫書之規定 施行日期 中華民國一百零三年一月一日 中華民國一百零三年七月一日
原理 : 藉由液相與氣相接觸而使氣相中的某些成份因溶解而轉移至液相, 藉由質量傳送以及化學反應等現象將污染物質氧化 中和或形成非揮發性的產物, 以達到分離的效果 特性 : 1. 其效率與物質的溶解度 洗滌液之選擇 接觸面積 酸鹼值及溫度相關 2. 濕式洗滌會衍生廢液處理的問題及易在洗滌塔內部形成鹽類的結垢
現行高科技產業所排放的酸鹼廢氣皆使用填充式洗滌塔來做處理, 但在先前的研究當中顯示, 目前傳統的填充塔對於低濃度 高風量之酸鹼氣狀污染物的處理效果不佳, 無法符合半導體法規對於酸性廢氣處理效率必需大於 95% 的規定, 因此處理效率必需大幅提昇
目前對於無機酸鹼性氣體之處理方法主要以吸收法為主, 其原理為藉由氣液兩相接觸之氣體吸收程序, 將氣體中之溶質吸收輸送至液體內部, 常見之吸收洗滌裝置有 : 噴淋塔 (spary column) 板式吸收塔 (plate absorption tower) 及填充塔 (packed tower) 等, 所用之裝置, 必須能使氣體與液體充分接觸, 以提高吸收效率
其中又以填充塔為各種氣體吸收洗滌塔中最被廣泛使用, 而園區內半導體及光電業廠家, 也多以使用濕式洗滌塔來作為處理酸性及鹼性氣體之防制設施 填充式洗滌塔之構造如圖所示
塔中通常填充著比表面積甚大之填料物 (packing), 其目的乃欲使氣體與液體間具有充分接觸之機會 操作時, 氣體混合由塔底進入, 液體吸收劑則自塔頂由一分佈器噴淋而下, 然後在其流經填料的途中, 與逆流而上之氣體接觸, 並吸收氣相中之溶質, 遂成一溶液自塔底流出
濕式洗滌填充塔由於其設備為連續式操作, 且濕式洗滌塔通常將洗滌液循環使用, 因此長時間操作之下, 難免會有各種問題發生 若洗滌液中粒狀物含量太高, 將易造成填料 管線 噴嘴 流量計中之粒狀物堆積, 造成噴嘴堵塞 管徑變小或是浮子流量計卡死 又因其為濕式洗滌, 故容易造成洗滌後之氣體相對濕度偏高的問題等
一般而言填料在使用時, 其堆置的方式常可成兩大類 : 1. 任意堆置 (dumped packing) 之填料 2. 整齊堆置 (stacked packing) 之填料 而園區廠家多半使用價廉質輕之塑膠材質填料, 並以任意堆置方式填充
設備名稱 交叉流式洗滌塔 (Cross Flow Scrubber) 濕式洗滌塔 (Wet Scrubber) 橫臥式洗滌塔 (Dia-T type Scrubber) 設備特點 1. 設備內外表面有最大之抗腐蝕性, 以確保使用壽命減少維修成本 2. 洗滌塔底部的循環水槽, 提供有 2 至 5 分鐘之循環水量 3. 洗滌液可循環使用, 亦可設計為批次操作或連續式自動操作, 洗滌液分佈設計中採用低壓較大水量之噴嘴, 發揮最之均勻流率, 達到最高之洗滌效率 1. 去除效率高, 以同時處理氣狀與粒狀污染物 2. 設置費用較低 3. 可冷卻高溫氣體, 但易造成設備腐蝕問題 4. 易造成二次污染問題, 並增加排煙之不透光率 5. 對粒狀物粒徑介於.1μm 及 1.0μm 之去除效率較低 1. 由於採橫臥式, 故塔身較低, 可置於建築物項樓或室內 高度受限之區域 2. 設備功能彈性大, 可為單段或多段式藥液吸收層設計 3. 去除效率佳, 操作維護容易
設備名稱 Wet Cyclone Scrubber Venturi Scrubber Packed Bed Scrubber 設備特點 1. 對於 mist 及 dust 的去除效率較噴霧式為佳 2. 較低的能源需求 3. 使用高壓噴嘴, 產生極小的液滴, 能增進處理效率 1. 對微粒的去除效率可達 80 至 90% 2.pressure drop 易於調整 3. 欲達更高的去除率, 可以使多組串連 1. 流量範圍為 100 至 105acfm 2. 高去除效率與填充塔高度 流率及使用之液體組成有關 3. 能同時提供各種不同的洗滌 4. 多床式的填充塔能同時去除多種的氣體污染物
尺寸 : 為使氣體速度均勻一致, 並在可能發生迴流之處設置分調節板 噴嘴的選擇 : 一般洗滌液為循環使用, 故高壓噴嘴式的洗滌塔對於所使用的液體要求最嚴格 液體處理設備 : 為防止洗滌液造成環境污染問題, 因此經常循環使用洗滌液以減少廢水量, 但也因此增加了污染物的濃度, 另外選擇不同的洗滌液可同時處理不同的氣體 由於洗滌廢液具有腐蝕性, 故亦需使用防蝕性材質 潤濕因子 : 填充式洗滌塔為一利用洗滌液體與氣狀污染物之氣液接觸, 進而吸收處理污染物之設備 因此, 為了使液體能夠均勻分佈在填充物上, 已增加氣體與液體完全接觸之面積 所以, 洗滌液體的澆注量需符合最小潤濕因子 (Minimum-Wetting Factor:MWF) 值的要求
填充物之比表面積 : 填充物有非常多種, 其可選擇之直徑尺寸從 30 mm 到 95 mm 都有 在選擇尺寸時, 應以塔徑之 1/10 至 1/8 為原則, 過大或過小會影響效率 而材質之選擇以惰性 耐酸鹼及便宜為主 填充物之主要功能為 : 使液體能均勻分佈而增加質傳效率及氣 液體在槽中的均勻接觸 因此增加比表面積將增加質傳效率 液氣比 : 洗滌塔是利用液體將空氣中污染物吸收處理, 所以液氣比為一相當重要之操作參數, 其對洗滌塔的效率有很大的影響 操作參數之評估與設計 : 根據 Perry s Chemical Engineers Handbook : 其總傳輸單位數 (Number of overall mass transfer unit;nog), 可由氣液平衡關係求出
對於酸性氣體洗滌塔而言, 只要知道欲處理之物種, 總氣膜傳輸係數 K G 可由可由 Perry s Chemical Engineers Handbook, 得知在操作條件為 :38 mm ceramic Intalox saddles P=1atm T=16-24 時,HCl HF 與 NH 3 之 K G a 值如表所示 Gas phase reactant Liquid-phase reactant K G a (kmol/h-m) K G a (mol/s-m 3 ) HCl H 2 O 353 98.05 HF H 2 O 152 42.22 NH 3 H 2 O 337 93.61
噴淋嘴阻塞 洗滌塔中之粒狀物顆粒易堆積於流速較低的地方如 : 管線 浮子流量計上端 噴嘴口或填料上 其中管線 流量計 噴嘴的堵塞通常可由噴嘴噴出液滴變化得知 ( 噴淋角度變小或偏斜, 流量變小等 ), 除此之外流量計流量不正常, 壓降升高也是一種徵兆 因此, 設計時應選用適當的噴嘴 ( 可通過的液體量及顆粒的大小 ) 及管線口徑, 並且經常清洗, 定時更換洗滌液 而在設計上, 應增設閥及流量計的旁通 (bypass) 管線 並在循環水槽中增設柵欄以阻隔粒狀物被泵吸入
填充物結垢 酸鹼洗滌塔中粒狀物顆粒的堆積, 主要原因為來自廢氣中所攜入的粒狀污染物的沉澱, 以及因化學反應所產生的結晶沉澱, 如 NaOH 水溶液與廢氣中之酸性氣體所形成之鹽類結晶 其解決方法可藉由增加液氣比, 控制 ph 值 增加循環水槽中洗滌液停留時間 增設再分佈器 選擇效果較佳澆注器及添加化學藥劑等方式, 並且每年固定清洗或更換填充物, 來改善操作結垢狀況
洗滌塔之生物黏膜附著 填料 管線 噴嘴 流量計生物黏膜附著的情形, 通常在 VOCs 氧化處理程序中之洗滌塔, 較常出現 但一般酸鹼洗滌塔的操作中並不構成問題, 但若是廢氣中含有揮發性有機物 ( 提供微生物生長所需之碳源 ), 且使用的洗滌液中含有氮鹽 (NO - 3 或 NH 4+, 如使用地下水, 或廢氣中含有硝酸或氨氣 ), 則生物黏膜生長的情形會較嚴重 一般在設計之初, 即避免 VOCs 與含氨氣或硝酸氣體的廢氣進入同一洗滌塔, 並應避免使用地下水 廢水生物處理後之放流水以及 RO 逆滲透的濃縮廢水 而生物黏膜生長後, 則需於洗滌塔定期維護時, 利用殺菌劑將生物膜剝除 浮子式流量計, 因陽光照射, 容易有青苔生長的問題 平時可將流量計遮蔽, 只在監測流量時將遮蔽物卸下, 監測後再重新遮蔽的方式以避免青苔的生長, 並定期拆卸清洗
白煙問題 濕式洗滌塔, 容易造成洗滌後之氣體, 相對濕度偏高的問題, 一般洗滌塔出口之溫度約為 20 至 30, 相對濕度約為 85 至 90%, 因此, 使排放之煙囪容易產生白煙的問題 所以在設計洗滌塔時, 應注意洗滌液之澆注口不宜過小, 否則易產生液滴, 而使濕度增高 在塔頂增設除霧器 (mist eliminator), 可濾除一些水蒸氣
洗滌塔處理效率降低 當洗滌塔煙道監測濃度過高或有明顯之異味時, 表示其吸收效率降低, 造成這個因素通常是由於循環水之 ph 值過低 循環水量不足 液體分散不均或槽化產生所引起 上述原因造成吸收效降低 接觸時間不足及短流發生, 因而使處理效率降低 所以, 應檢查 ph 探測針是否正常 加藥系統之泵 閥或管線是否堵塞 循環水之泵 控制閥或管線是否正常 清理液滴分散器或增設再分佈器並檢查清理填充物是否結垢 腐蝕或壓堆變形
冷凝法 吸附法 吸收法 焚化法 生物法
臭味及有機廢氣 低濃度小於 1000 ppm 中濃度數千 ppm 高濃度大於 1 水溶性低 水溶性高 不具回收價值 具回收價值 不具回收價值 具回收價值 活生性物碳濾吸床附 高級氧化洗滌 濃縮後再處理 觸熱媒焚焚化化 水溶性低 活性碳溶劑回收 水溶性高 濕式洗滌溶劑回收 燃燒塔 冷凝回收
破壞式 焚化法 生物法 混合式處理系統 非破壞式 冷凝法 吸附法 吸收法
發展中 電漿破壞 (Plasma Destruction) 濕式洗滌 + 觸媒臭氧氧化法 冷凝吸收除霧法 + 臭氧 (& 觸媒 ) 氧化法 電子射線破壞 (Electron Beam Destruction) 沸石吸附 + 電漿破壞 + 臭氧氧化法
冷凝法 將廢氣降溫至 VOCs 成份之露點溫度 (dew point) 以下, 使之凝結為液態後加以回收 由於回收物質之比例與 VOCs 濃度相關, 故多用於高濃度 成份單純且具回收價值之 VOCs 廢氣處理 特性 : 1. 相對高溫, 通常在 25 以上, 可以凝結的揮發性有機物 2. 在常溫下有低蒸氣壓的揮發性有機物特別有效 3. 冷凝較適於處理流量在 60 CMM 以下 濃度在 5,000 ppmv 以上, 處理效率要求低於 90% 的廢氣
原理 : 利用污染物氣體分子對多孔性固體吸附劑 (adsorbent) 表面附著力之差異性, 將揮發性有機物蒸氣或有毒氣體從排氣中去除 藉由選擇適當之吸附劑與接觸時間, 吸附對於去除廢氣中之 VOCs 有較佳之去除效果 特性 : 活性碳為最常使用之吸附劑, 適合以活性碳吸附處理之 VOCs, 其分子量主要介於 50 和 200 g/mol 之間, 對應沸點約介於 20 到 180 之間 但是部份種類之化合物不適合以活性碳吸附處理, 其種類如下 : 1. 與活性碳本身會反應之化合物 ( 例如醋酸 甲醛 環己酮 丁酮 ) 2. 與再生蒸氣會反應之化合物 ( 如乙酸甲酯, 氯化乙烷 ) 3. 於活性碳上會進行聚合反應之化合物 ( 如苯乙烯 ) 4. 實際再生步驟中難以去除之化合物 ( 如可塑劑 樹脂等高沸點或高分子量之化合物 )
吸附床種類 固定床之功用 耗竭更換 濃縮減量 回收或破壞處理 流體化床 / 轉輪之功用 濃縮減量 回收或破壞處理 1. 高沸點物質 ( 去光阻液 ) 難脫附, 火災危險 2. 反應性成份 (MEK) 高放熱, 火災危險 3. 高 RH, 競爭性吸附 4. 低濃度 吸附量低
廢氣特性 廢氣溫度越低越好, 一般建議 40 廢氣相對濕度越低越好, 一般 <40~50%RH 硬體尺寸之設計 空床氣體流速 <30m/min.(90 ~ 100fpm) 吸附劑床厚度 >15cm( 吸脫附 ~ 30 ) 換碳時機 ( 換碳頻率 ) 尾氣濃度超出標準, 或處理效率低於標準 不建議定期 換碳 廢氣濃度並非穩定 溫度 濕度稍高可藉由增加活性碳用量及縮短吸附週期改善
原理 : 藉由液體與氣體接觸, 使氣體中的有機分子轉移入液體而產生分離效果, 即利用污染物在水中之溶解度特性, 將 VOCs 自廢氣中分離去除之技術, 吸收法可分為物理吸收 ( 溶解度 ) 與化學吸收 ( 化學反應 ) 二類
原理亦稱為水洗, 是利用氣體成份在液體中不同的溶解度, 將氣體混合物中具優勢溶解度的氣體成份傳送到一液體中的作用, 最常見之物理吸收劑為水 特性 1. 幾乎所有之 VOCs 皆可由受污染之空氣中藉吸收而去除, 去除效率之差異在於實際使用時設置成本及操作成本之多寡 2. 通常溶解度較佳之污染物, 於相同之硬體及操作條件下有較佳之去除效率 3. 吸收 ( 去除 ) 效率決定於氣體成份間不同溶解度, 因此污染物本身於水中之氣液平衡, 相對應於水洗吸收時, 即污染物於水中之亨利常數值則為非常重要因子
原理 : 又稱化學洗滌, 利用添加藥劑之洗滌液與廢氣中之有害物質進行吸收 中和及氧化反應, 以去除污染物質 特性 : 1. 溶解於水中之污染物是否可即時予以反應分解或轉化為難揮發性之成份, 對於化學吸收整體效率之維持相當重要 2. 影響化學吸收處理效率的主要因素在於洗滌液之選擇及洗滌塔氣 液接觸系統之設計 濕式處理設備形式, 可分為兩大類 : 將洗滌液霧化, 使其與廢氣接觸, 如噴水式洗滌塔 旋風式洗滌塔及文式洗滌塔 將洗滌液散佈於裝有隔板 填充物之裝置內, 使廢氣迂迴通過時, 達到氣液接觸之效果 ; 常用者為隔板式 罩泡式及填充式洗滌塔
原理 : 是利用燃燒過程的高熱將廢氣中的有機化合物氧化破壞, 將有機化合物轉變為二氧化碳及水等無害物質, 以去除排氣中的污染物 ( 包括氣體 蒸氣或臭味 ) 以下有兩種方式 : 1. 間接換熱式 : 主要係利用殼管式或板式熱交換器將高溫焚化後尾氣中的廢熱以間接熱交換的方式回收用以預熱欲焚化處理之 VOCs 廢氣 2. 直接蓄熱式 : 係利用高蓄熱能力之陶瓷填充物, 將高溫焚化後尾氣中廢熱以直接接觸之方式將熱傳導至蓄熱陶瓷填料上, 暫時蓄積之方式回收熱用以預熱欲焚化處理之 VOCs 廢氣
特性 1. 適用於組成不同之有機廢氣, 去除效率皆可達 95% 以上 2. 若欲處理之廢氣含鹵化合物或硫化合物或氮化合物時, 則焚化後之尾氣含有鹵化氫 ( 如 HCl HF) 或硫氧化物 (SOx) 或氮氧化物 (NOx), 必須增設適當之後處理系統 ( 如濕式洗滌塔 ) 3. 處理之排放廢氣通常不須以空氣稀釋, 排放廢氣中若氧含量 < 16% 時, 則須外加空氣使燃燒時火焰較為穩定 此外, 含有氧氣或空氣及可燃性氣體之排放廢氣, 可燃性氣體之濃度一般限制在 < 25% 低爆炸極限值 (LEL)
T combustion 1. 污染物特性 ( 含氟 氯 Si) 2. 焚化溫度 ( T com > 720 ) 3. 停留時間 ( > 0.5 sec) 4. 紊流強度 5. 閥門切換時程 T in T out
1. 污染物蒸氣壓與溫度關係 2. 冷卻劑入口溫度設定 3. 冷凝器尺寸 ( 熱傳面積 ) 4. 冷凍能力需求 ( 能源消耗 ) 適於處理 : 1. 純溶劑蒸氣 2. 高濃度 (> 5,000 ppmv) 3. 高沸點物質