في الوقت الحالي، يُعد تلوث الهواء مشكلة بالغة الخطورة في الصين، وتُعد النفايات الغازية الصناعية أحد المصادر الرئيسية لملوثات الهواء. والغازات العضوية هي أصعب أنواع النفايات الغازية الصناعية في المعالجة. فبعد دخولها جسم الإنسان عبر الجهاز التنفسي والجلد، قد تتسبب الغازات العضوية في إصابات مؤقتة ودائمة في الجهاز التنفسي والدم والكبد وغيرها من الأجهزة والأعضاء، مما يشكل خطراً كبيراً على صحة الإنسان. كما يصعب تحلل الغازات العضوية في البيئة الطبيعية، لذا ظل التحكم فيها مهمة أساسية وصعبة في آن واحد. ويقصد بمعالجة الغازات العضوية تقليل خسائر الزيوت واستخدام المذيبات العضوية أو تنقية الغازات العادمة عبر تقنيات مختلفة للقضاء على تلوث الغازات العضوية. وتتوزع مصادر تلوث الغازات العضوية على نطاق واسع. ولمكافحة هذا التلوث، وبالإضافة إلى تقليل خسائر الزيوت واستهلاك المذيبات العضوية للحد من توليد الغازات العضوية وانبعاثها، تشمل الأنواع الشائعة من الغازات العضوية: الفورمالدهيد والبنزين والتولوين والزايلين وغيرها من المركبات الأروماتية، والأسيتون، وخلات الإيثيل، ورذاذ الزيوت، والفورفورال، والستايرين، وحمض الأكريليك، والراتنجات، والإضافات، ورذاذ الطلاء، والمواد المخففة وغيرها من عمليات تنقية الهواء للمواد العضوية المحتوية على الكربون والهيدروجين والأكسجين. وتُعد تنقية الغازات العادمة حالياً أسلوب معالجة قابل للتطبيق. وفيما يلي يقدم مصنع قوانغدونغ روندونغفانغ لتكييف الهواء البيئي المعلومات المتاحة ويعرض 12 طريقة لمعالجة الغازات العضوية شائعة الاستخدام حالياً في الصين.
طرق معالجة الغازات العضوية: 1. طريقة التكثيف واستعادة المواد: مبدأ العمل: تعتمد طريقة التكثيف على التبريد متعدد المراحل المستمر لخفض درجة حرارة المكونات الهيدروكربونية في أبخرة الزيوت المختلطة إلى ما دون نقاط تكاثفها، مما يحولها من الحالة الغازية إلى الحالة السائلة. ويظل الهواء، باستثناء بخار الماء، في حالة غازية، مما يحقق فصل أبخرة الزيوت عن الهواء ويتيح استعادة المركبات العضوية ذات القيمة. المزايا والعيوب: تُنتَج مكوناته الأساسية، وهي الضاغط وآلية الخنق، محلياً، بتكاليف استثمار وتشغيل منخفضة؛ كما أن معدات التقطيع بسيطة وعالية الأتمتة وسهلة الصيانة وآمنة، ويمكن استخدام الزيت السائل الناتج مباشرة. ومع ذلك، تتطلب هذه الطريقة معدات تبريد مساعدة وتتميز بعملية نظام معقدة نسبياً. ظروف التطبيق: المركبات العضوية في الغازات العضوية عالية التركيز ومنخفضة الحرارة وقليلة الحجم والتي لها قيمة استرداد.
2. طريقة الامتزاز: مبدأ العمل: يتم امتزاز الغازات العادمة بواسطة الكربون المنشط، وبعد تشبع الامتزاز يتم إزالة الامتزاز من الكربون المنشط وتجديده. وهي تقنية تنقية واسعة الاستخدام في معالجة الغازات العضوية الصناعية في الصين. وقد تحقق الآن اختراق جديد في استرداد المذيبات العضوية، ويمكن إعادة تدوير الغازات العضوية. المزايا والعيوب: كفاءة تنقية عالية وتكلفة منخفضة. من العيوب: صعوبة التجديد والحاجة إلى الاستبدال المستمر. كما أن المعدات ضخمة والعملية معقدة وتكاليف التشغيل مرتفعة، وهي غير مناسبة للبيئات عالية الرطوبة. وعند وجود جزيئات غروانية أو شوائب أخرى في الغازات، يتعرض المادة المازة للتسمم بسهولة. ظروف التطبيق: تُستخدم بشكل رئيسي لمعالجة المركبات العضوية المتطايرة منخفضة التركيز ومرتفعة التدفق. وتتميز بامتصاص جيد للغازات الأروماتية، لكنها تمتز الغازات الهيدروكربونية بشكل ضعيف. مقدمة عن 12 طريقة شائعة الاستخدام لمعالجة الغازات العضوية في الصين
3. الطريقة البيولوجية: مبدأ العمل: باستخدام العمليات الحيوية للكائنات الدقيقة، يتم تحليل الملوثات الغازية في الغازات العادمة وتحويلها إلى مواد ضارة بالحد الأدنى أو غير ضارة على الإطلاق. وتوجد أنواع عديدة من الكائنات الدقيقة في الطبيعة، ويمكن تحويل جميع الملوثات غير العضوية والعضوية تقريباً. المزايا والعيوب: معدات بسيطة، واستهلاك منخفض للطاقة، وأمان وموثوقية عاليان، وعدم وجود تلوث ثانوي. من العيوب: عدم إمكانية استرداد الملوثات.
4. طريقة الامتصاص السائل: مبدأ العمل: تعتمد طريقة الامتصاص السائل على مبدأ التشابه في الذوبان بين المادة السائلة الماصة والغازات العضوية. ويُستخدم عادةً مزيج من المواد البترولية السائلة والمنشطات السطحية والماء كسائل امتصاص لتعزيز عملية الامتصاص. ويُمرَّر سائل الامتصاص في الغازات العادمة لتنقيتها؛ وبعد تشبع سائل الامتصاص، يُسخَّن ويُزال امتزازه ويُكثَّف ويُسترد. المزايا والعيوب: إمكانية إعادة الاستخدام. من العيوب: الحاجة إلى معدات التسخين لإزالة الامتزاز والاسترداد؛ والمعدات ضخمة والاستثمار كبير. ظروف التطبيق: تصلح هذه الطريقة للغازات ذات الحجم الكبير ودرجة الحرارة المنخفضة والتركيز المنخفض.
5. طريقة الاحتراق المباشر: مبدأ العمل: وهي طريقة يتم فيها تمرير الغازات العضوية إلى غرفة احتراق لتحترق بملامسة مباشرة للهب، مما يؤدي إلى حرق وتحليل المكونات القابلة للاحتراق في الغازات. وتنقسم هذه الطريقة إلى نوعين من الاحتراق: بدون وقود مساعد وبدعم وقود مساعد. إذا كان تركيز الملوثات القابلة للاحتراق في الغازات مرتفعاً والقيمة الحرارية عالية، يُختار النوع الأول، حيث يمكن لاحتراق الغازات وحده الحفاظ على درجة حرارة الاحتراق (فوق 800 درجة مئوية). أما إذا كان تركيز الملوثات القابلة للاحتراق منخفضاً والقيمة الحرارية منخفضة، فيجب إضافة وقود مساعد للحفاظ على درجة حرارة الاحتراق (600–800 درجة مئوية)، ويُختار النوع الثاني. المزايا والعيوب: تتميز طريقة الاحتراق المباشر بعملية بسيطة واستثمار صغير؛ والإدارة سهلة والصيانة بسيطة والموثوقية عالية؛ لكن درجة حرارة المعالجة مرتفعة واستهلاك الوقود كبير، والمتطلبات المتعلقة بتقنيات السلامة والتشغيل عالية. ظروف التطبيق: مناسبة للغازات عالية التركيز وقليلة الحجم.
6. طريقة الامتزاز والاحتراق الحفزي: مبدأ العمل: تستخدم هذه الطريقة الكربون المنشط الخلوي للامتزاز؛ وعندما يقترب الكربون المنشط من التشبع، يُمرَّر هواء ساخن لإزالة الامتزاز والتحليل. وبعد إزالة الامتزاز، تُمرَّر الغازات العادمة إلى سرير الاحتراق الحفزي لتتحرق بدون لهب لتحقيق تنقية كاملة. المزايا والعيوب: تجمع بين مزايا طريقة الامتزاز وطريقة الاحتراق الحفزي، حيث يُعاد تدوير الهواء الساخن في النظام، مما يقلل بشكل كبير من استهلاك الطاقة، وتتميز بتشغيل مستقر وموثوق، وتوفير في الاستثمار، وانخفاض تكاليف التشغيل وسهولة الصيانة. ظروف التطبيق: مناسبة لمعالجة الغازات ذات الحجم الكبير والتركيز المنخفض، وهي حالياً طريقة ناضجة وعملية نسبياً لمعالجة الغازات العضوية في الصين.
7. طريقة الامتصاص: مبدأ العمل: تُمرَّر الغازات العادمة في سائل امتصاص لتنقيتها؛ وبعد تشبع سائل الامتصاص، يُسخَّن ويُزال امتزازه ويُكثَّف ويُسترد؛ وتصلح هذه الطريقة للغازات ذات الحجم الكبير ودرجة الحرارة المنخفضة والتركيز المنخفض. وبالاستفادة من قابلية الغازات العضوية للذوبان في الماء، تلامس الغازات العادمة الماء مباشرة وتذوب فيه، مما يحقق إزالة الغازات. المزايا والعيوب: العملية بسيطة، والإدارة ميسورة، وتكاليف تشغيل المعدات منخفضة. من العيوب: إنتاج تلوث ثانوي، والحاجة إلى معالجة سائل الغسيل، وانخفاض كفاءة التنقية، وضخامة المعدات وكبر الاستثمار. ظروف التطبيق: مناسبة للغازات العضوية الذائبة في الماء من مصادر الانبعاثات المنظمة. وصف 12 طريقة شائعة الاستخدام لمعالجة الغازات العضوية في الصين
8. طريقة التحليل الكهربائي الدقيق النانوي المؤكسد: مبدأ العمل: تستخدم تقنية التنقية بالتحليل الكهربائي الدقيق النانوي مواداً كهروضغطية معالجة نانوياً. ويمكن توليد الامتزاز الكهربائي بواسطة مواد التحليل الكهربائي الدقيق النانوي عبر مجال كهربائي للتحليل الكهربائي الدقيق، مما يطلق عدداً كبيراً من الأيونات السالبة الهيدروكسيلية لتنقية الملوثات الهوائية في الغاز. وفي ظروف رطوبة معينة، يمكن إزالة معظم المواد العضوية الموجودة في الهواء. ظروف التطبيق: تحليل الروائح غير العضوية مثل النيتروجين الأمونيالي وكبريتيد الهيدروجين.
9. طريقة الاحتراق الحراري: مبدأ العمل: يتيح استخدام المؤكسد الحراري المتجدد (RTO) لمعالجة الغازات العضوية تحقيق تأثير مزدوج يتمثل في الكفاءة العالية وتوفير الطاقة. ظروف التطبيق: مناسبة لمجموعة واسعة من معالجة الغازات العضوية بكفاءة معالجة عالية، وتُستخدم على نطاق واسع في صناعات الطلاء والطباعة والدهان بالرش والأدوية وغيرها.
10. برج غسيل الغازات العادمة: مبدأ العمل: يُعد برج الغسيل تقنية معالجة غازات عادمة ذات تأثير كبير في الامتصاص والذوبان للغازات الصناعية مثل معالجة غازات الضباب الحمضي، ومعالجة غازات الضباب القلوي، ومعالجة غازات الطلاء؛ كما تتوافق معالجة الغازات العضوية، وامتصاص الغازات الكيميائية، والأكسدة والاختزال، والمعادلة الحمضية-القلوية مع المعايير الوطنية لانبعاثات الغازات الصناعية. ظروف التطبيق: مناسبة لمجموعة واسعة من معالجة الغازات العضوية بكفاءة معالجة عالية، وتُستخدم على نطاق واسع في أكواخ الرش وغرف الدهان وغرف تجفيف الطلاء وغيرها من الصناعات.
11. تقنية البلازما منخفضة الحرارة: مبدأ العمل: أثناء عملية التفريغ العائق العازل في جهاز معالجة الغازات بالبلازما منخفضة الحرارة، تتولد في البلازما جسيمات غنية بالنشاط الكيميائي مثل الإلكترونات والأيونات والجذور الحرة والجزيئات المثارة. وتتفاعل الملوثات في الغازات العادمة مع هذه المجموعات النشطة عالية الطاقة وتتحول في النهاية إلى ثاني أكسيد الكربون (CO2) والماء (H2O) وغيرها من المواد، محققة بذلك هدف تنقية الغازات. ظروف التطبيق: نطاق تطبيق واسع وكفاءة تنقية عالية، وهي مناسبة بشكل خاص للغازات ذات الروائح متعددة المكونات في الصناعات الكيميائية والأدوية وغيرها التي يصعب معالجتها بالطرق الأخرى. وطاقة الإلكترونات عالية، بحيث يمكن التأثير على جميع جزيئات الروائح تقريباً. المزايا والعيوب: تكاليف تشغيل منخفضة، وسرعة تفاعل، وسرعة كبيرة جداً في تشغيل وإيقاف المعدات، وجاهزية للاستخدام في أي وقت. من العيوب: استثمار أولي مرتفع نسبياً ومخاطر سلامة محتملة.
12. الأكسدة الضوئية الحفزية: مبدأ العمل: تعتمد تقنية معدات معالجة الغازات بالتنشيط الضوئي على استخدام نطاق طول موجي فوق بنفسجي خاص (النطاق C) لتفكيك جزيئات الغازات، والتي تتأكسد وتُختزل لاحقاً تحت تأثير مؤكسد حفزي خاص. يتم أولاً تفكيك جزيئات الغازات بواسطة موجات الأشعة فوق البنفسجية عالية الطاقة ذات النطاق الطولي الموجي الخاص، مما يكسر سلاسلها الجزيئية؛ وفي الوقت نفسه، وبتفكيك الأكسجين والماء الموجودين في الهواء، يمكن الحصول على أوزان عالي التركيز، يمتص مزيداً من الطاقة لتكوين مجموعات هيدروكسيل حرة ذات خصائص أكسدة أعلى تؤكسد جزيئات الغازات. كما تُهيَّأ أنواع مختلفة من المحفزات الخاملة المركبة وفقاً لمكونات الغازات المختلفة، مما يحسن بشكل كبير سرعة وكفاءة معالجة الغازات، محققاً بذلك هدف تنقية الغازات العادمة.