本研究主要在探討不同種類防制設備對揮發性有機物之處理效率，以目前處理效率較高的三種設備：吸脫附設備、蓄熱式焚化爐及生物濾床防制設備為對象，以採氣袋採樣，採集處理前及處理後之廢氣，再以氣相層析質譜儀進行定性定量分析，所得結果，計算總去除效率及個別物種之處理效率後進行比較，藉此判斷各類防制設備去除率之高低，並針對個別物種官能基去除率進行比對，加以細分何種官能基之揮發性有機物，可使用何種防制設備使去除率達最佳化。研究結果顯示，總去除率由高至低依序為生物濾床、蓄熱式焚化爐、吸脫附設備，平均總去除率分別94.1、78及61.2%，苯類官能基揮發性有機物以蓄熱式焚化爐及生物濾床較高，去除率分別為79%及93%，酮類官能基則為吸脫附設備及生物濾床較高，去除率分別為94及98%。此外，防制設備之操作也是影響去除率之一項重要因素，如未能將廢氣特性其操作參數調整至最佳條件，則去除率大多無法達到最初設定之標準，公私場所除了選用適當之防制設備外，在防制設備之操作能須多加注意。

The purpose of this study is to compare the removal efficiencies of volatile organic compounds (VOCs) for three different types of control devices: adsorption systeam, regenerative thermal oxidizer and biological filter bed. Exhaust gas was collected before and after these VOC control devices using Tedlar sampling bag. The samples were analyzed by gas chromatography mass spectrometer (GC/MS). The removal efficiencies of total and individual VOCs and can be calculated. The results showed that total VOC removal efficiency is highest for biological filter bed (94.1%), followed by regenerative thermal oxidizer (78.0%) and adsorption system (61.2%). Removal efficiencies of phenyl group VOCs are 79.0% and 93.0% for regenerative thermal oxidizer and biological filter bed, respectively. For ketone functional groups, adsorption system and biological filter bed have high removal efficiencies (94% and 98% respectively). The operation and maintenance of the control devices also affect the removal efficiencies significantly. In addition to select appropriate devices for best VOC emission control, it is also important to adjust the operating parameters and maintain the devices.

目錄
論文摘要----------------------------------------------------------------------------------Ⅰ
Abstract------------------------------------------------------------------------------------Ⅱ
誌謝----------------------------------------------------------------------------------------Ⅲ
第一章 前言-----------------------------------------------------------------------------1
1-1 研究背景及動機---------------------------------------------------------------1
1-2 研究目的及方法---------------------------------------------------------------1
第二章 文獻回顧-------------------------------------------------------------------------2
2-1 VOCS對人體及環境所造成的影響----------------------------------------2
2-1-1 VOCS對人體的危害-----------------------------------------------------2
2-1-2 VOCS對環境的影響-----------------------------------------------------7
2-1-3我國目前VOCS的管制作為--------------------------------------------7
2-2吸脫附設備處理揮發性有機物原理----------------------------------------9
2-2-1 活性碳吸附原理---------------------------------------------------------9
2-2-2活性碳脫附機制---------------------------------------------------------10
2-2-3吸脫附設備構造---------------------------------------------------------11
2-3蓄熱式焚化爐處理揮發性有機物之原理--------------------------------------13
2-3-1 VOCS焚化處理方式----------------------------------------------------13
2-3-2常見之焚化處理設備---------------------------------------------------13
2-3-3焚化法操作技術---------------------------------------------------------17
2-4生物濾床處理揮發性有機物之原理--------------------------------------19
2-4-1生物濾床之操作原理---------------------------------------------------19
2-4-2生物濾床之處理限制---------------------------------------------------20
2-4-3生物濾床之設計及操作考慮因素------------------------------------20
2-4-4與其他處理方式之比較------------------------------------------------22
第三章 實驗設備與方法--------------------------------------------------------------25
3-1採樣對象-----------------------------------------------------------------------25
3-1-1活性碳吸脫附設備------------------------------------------------------25
3-1-2蓄熱式焚化爐------------------------------------------------------------26
3-1-3生物濾床------------------------------------------------------------------26
3-2 廢氣採樣方式----------------------------------------------------------------28
3-2-1 設備組裝-----------------------------------------------------------------28
3-2-2 採樣流程-----------------------------------------------------------------29
3-2-3 採樣注意事項-----------------------------------------------------------30
3-3 廢氣分析方式----------------------------------------------------------------32
3-3-1氣相層析質譜儀分析---------------------------------------------------32
3-3-2 GC/MS 定量分析-------------------------------------------------------33
3-3-3 GC/MS的QAQC--------------------------------------------------------34
第四章 結果與討論--------------------------------------------------------------------41
4-1廢氣特性-----------------------------------------------------------------------41
4-1-1廢氣入口濃度及個別官能基之濃度---------------------------------41
4-1-2製程指標排放物種------------------------------------------------------43
4-2吸脫附設備分析研究結果--------------------------------------------------48
4-2-1吸脫附設備總去除率結果分析---------------------------------------48
4-2-2吸脫附設備個別物種去除率結果分析------------------------------58
4-3蓄熱式焚化爐之分析結果--------------------------------------------------65
4-3-1蓄熱式焚化爐總去除率結果分析------------------------------------65
4-3-2蓄熱式焚化爐個別物種去除率結果分析---------------------------79
4-4 生物濾床分析研究結果----------------------------------------------------87
4-4-1生物濾床總去除率結果分析-----------------------------------------87
4-4-2生物濾床個別物種去除率結果分析-------------------------------101
4-5 處理設備效率比較---------------------------------------------------------108
4-5-1 防制設備針對不同官能基之去除率之比較---------------------108
4-5-2 個別物種去除率之討論---------------------------------------------112
第五章 結論及建議-------------------------------------------------------------------114
參考文獻--------------------------------------------------------------------------------116
 
表目錄
表2-1-1 IARC致癌物質分類表--------------------------------------------------------3
表2-4-1三種廢氣處理設施操作及適用性上之比較-----------------------------23
表2-4-2 三種廢氣處理設施經濟成本之比較-------------------------------------24
表3-3-1對氟溴化苯(BFB)功能測試標準-------------------------------------------37
表3-3-2 本研究氣相層析質譜儀可分析之物種及偵測極限-1-----------------39
表3-3-3 本研究氣相層析質譜儀可分析之物種及偵測極限-2-----------------40
表4-1-1 各製程之廢氣入口濃度(ppb)----------------------------------------------41
表4-1-2 相異官能基之廢氣入口濃度(ppb)----------------------------------------42
表4-1-3 相異官能基於入口廢氣組成中所佔之比例(%)------------------------42
表4-1-4 污染源對應使用之原物料-------------------------------------------------43
表4-1-5 分析結果濃度值單位換算表----------------------------------------------45
表4-1-6 各設備之廢氣流量及各入口濃度值-------------------------------------47
表4-2-1 吸脫附-A1苯類官能基分析結果-----------------------------------------49
表4-2-2 吸脫附-A1酮類官能基分析結果-----------------------------------------49
表4-2-3 吸脫附-A1烷類官能基分析結果-1---------------------------------------50
表4-2-4 吸脫附-A1烷類官能基分析結果-2---------------------------------------51
表4-2-5 吸脫附-A1 烴類官能基分析結果-1--------------------------------------51
表4-2-6 吸脫附-A1 烴類官能基分析結果-2--------------------------------------52
表4-2-7 吸脫附-A1 醇類官能基分析結果----------------------------------------52
表4-2-8 吸脫附-A1 酯類官能基分析結果----------------------------------------52
表4-2-9 吸脫附-A1 其他官能基分析結果-1--------------------------------------52
表4-2-10 吸脫附-A1 其他官能基分析結果-2------------------------------------53
表4-2-11 吸脫附-A2苯類官能基分析結果-1-------------------------------------53
表4-2-12 吸脫附-A2苯類官能基分析結果-2-------------------------------------54
表4-2-13 吸脫附-A2酮類官能基分析結果----------------------------------------54
表4-2-14 吸脫附-A2烷類官能基分析結果-1-------------------------------------54
表4-2-15 吸脫附-A2烷類官能基分析結果-2-------------------------------------55
表4-2-16 吸脫附-A2 烴類官能基分析結果---------------------------------------56
表4-2-17 吸脫附-A2 醇類官能基分析結果---------------------------------------56
表4-2-18 吸脫附-A2 酯類官能基分析結果---------------------------------------57
表4-2-19 吸脫附-A2 其他官能基分析結果---------------------------------------57
表4-2-20 吸脫附設備苯類VOCS個別物種之去除效率-------------------------59
表4-2-21 吸脫附設備醇類VOCS個別物種之去除效率-------------------------60
表4-2-22 吸脫附設備烷類VOCS個別物種之去除效率-1----------------------60
表4-2-23 吸脫附設備烷類VOCS個別物種之去除效率-2----------------------61
表4-2-24 吸脫附設備酮類VOCS個別物種之去除效率-------------------------62
表4-2-25 吸脫附設備烴類VOCS個別物種之去除效率-------------------------63
表4-2-26 吸脫附設備酯類VOCS個別物種之去除效率-------------------------64
表4-3-1 RTO-A1苯類官能基分析結果---------------------------------------------66
表4-3-2 RTO-A1酮類官能基分析結果---------------------------------------------67
表4-3-3 RTO-A1烷類官能基分析結果-1-------------------------------------------67
表4-3-4 RTO-A1烷類官能基分析結果-2-------------------------------------------68
表4-3-5 RTO-A1烯類官能基分析結果-1-------------------------------------------68
表4-3-6 RTO-A1烯類官能基分析結果-2-------------------------------------------69
表4-3-7 RTO-A1醇類官能基分析結果---------------------------------------------69
表4-3-8 RTO-A1酯類官能基分析結果---------------------------------------------69
表4-3-9 RTO-A1其他官能基分析結果---------------------------------------------70
表4-3-10 RTO-A2苯類官能基分析結果-1-----------------------------------------70
表4-3-11 RTO-A2苯類官能基分析結果-2-----------------------------------------71
表4-3-12 RTO-A2酮類官能基分析結果--------------------------------------------71
表4-3-13 RTO-A2烷類官能基分析結果-1-----------------------------------------71
表4-3-14 RTO-A2烷類官能基分析結果-2-----------------------------------------72
表4-3-15 RTO-A2烯類官能基分析結果--------------------------------------------73
表4-3-16 RTO-A2醇類官能基分析結果--------------------------------------------73
表4-3-17 RTO-A2酯類官能基分析結果--------------------------------------------74
表4-3-18 RTO-A2其他官能基分析結果--------------------------------------------74
表4-3-19 RTO-B 苯類官能基分析結果-1------------------------------------------74
表4-3-20 RTO-B 苯類官能基分析結果-2------------------------------------------75
表4-3-21 RTO-B 酮類官能基分析結果--------------------------------------------75
表4-3-22 RTO-B 烷類官能基分析結果-1------------------------------------------76
表4-3-23 RTO-B 烷類官能基分析結果-2------------------------------------------77
表4-3-24 RTO-B 烯類官能基分析結果-1------------------------------------------77
表4-3-25 RTO-B 烯類官能基分析結果-2------------------------------------------78
表4-3-26 RTO-B 醇類官能基分析結果--------------------------------------------78
表4-3-27 RTO-B 酯類官能基分析結果--------------------------------------------78
表4-3-28 RTO-B 其他官能基分析結果-1------------------------------------------78
表4-3-29 RTO-B 其他官能基分析結果-2------------------------------------------79
表4-3-30 蓄熱式焚化爐苯類VOCS之個別物種去除效率-1-------------------79
表4-3-31 蓄熱式焚化爐苯類VOCS之個別物種去除效率-2-------------------80
表4-3-32 蓄熱式焚化爐酮類VOCS之個別物種去除效率----------------------81
表4-3-33 蓄熱式焚化爐烷類VOCS之個別物種去除效率-1-------------------82
表4-3-34 蓄熱式焚化爐烷類VOCS之個別物種去除效率-2-------------------83
表4-3-35 蓄熱式焚化爐烯類VOCS之個別物種去除效率----------------------84
表4-3-36 蓄熱式焚化爐醇類VOCS之個別物種去除效率----------------------84
表4-3-37 蓄熱式焚化爐酯類VOCS之個別物種去除效率----------------------85
表4-3-38 蓄熱式焚化爐其他VOCS之個別物種去除效率----------------------86
表4-4-1 生物濾床A1苯類官能基分析結果---------------------------------------88
表4-4-2 生物濾床A1酮類官能基分析結果---------------------------------------88
表4-4-3 生物濾床A1烷類官能基分析結果-1------------------------------------89
表4-4-4 生物濾床A1烷類官能基分析結果-2------------------------------------90
表4-4-5 生物濾床A1烯類官能基分析結果-1------------------------------------90
表4-4-6 生物濾床A1烯類官能基分析結果-2------------------------------------91
表4-4-7 生物濾床A1醇類官能基分析結果---------------------------------------91
表4-4-8 生物濾床A1酯類官能基分析結果---------------------------------------91
表4-4-9 生物濾床A1其他官能基分析結果-1------------------------------------91
表4-4-10 生物濾床A1其他官能基分析結果-2-----------------------------------92
表4-4-11 生物濾床A2苯類官能基分析結果-1-----------------------------------92
表4-4-12 生物濾床A2苯類官能基分析結果-2-----------------------------------93
表4-4-13 生物濾床A2酮類官能基分析結果-------------------------------------93
表4-4-14 生物濾床A2烷類官能基分析結果-1-----------------------------------93
表4-4-15 生物濾床A2烷類官能基分析結果-2-----------------------------------94
表4-4-16 生物濾床A2烴類官能基分析結果-------------------------------------95
表4-4-17 生物濾床A2醇類官能基分析結果-------------------------------------95
表4-4-18 生物濾床A2酯類官能基分析結果-------------------------------------96
表4-4-19 生物濾床A2其他官能基分析結果-------------------------------------96
表4-4-20 生物濾床A3苯類官能基分析結果-1-----------------------------------96
表4-4-21 生物濾床A3苯類官能基分析結果-2-----------------------------------97
表4-4-22 生物濾床A3酮類官能基分析結果-------------------------------------97
表4-4-23 生物濾床A3烷類官能基分析結果-1-----------------------------------98
表4-4-24 生物濾床A3烷類官能基分析結果-2-----------------------------------99
表4-4-25 生物濾床A3烴類官能基分析結果-1-----------------------------------99
表4-4-26 生物濾床A3烴類官能基分析結果-2---------------------------------100
表4-4-27 生物濾床A3醇類官能基分析結果------------------------------------100
表4-4-28 生物濾床A3酯類官能基分析結果------------------------------------100
表4-4-29 生物濾床A3其他官能基分析結果-1---------------------------------100
表4-4-30 生物濾床A3其他官能基分析結果-2---------------------------------101
表4-4-31 生物濾床苯類VOCS之個別物種去除效率-1------------------------102
表4-4-32 生物濾床酮類VOCS之個別物種去除效率--------------------------103
表4-4-33生物濾床烷類VOCS之個別物種去除效率-1------------------------103
表4-4-34 生物濾床烷類VOCS之個別物種去除效率-2-----------------------104
表4-4-35 生物濾床烷類VOCS之個別物種去除效率-3-----------------------105
表4-4-36 生物濾床烴類VOCS之個別物種去除效率-1-----------------------105
表4-4-37 生物濾床烴類VOCS之個別物種去除效率-2-----------------------106
表4-4-38 生物濾床醇類VOCS之個別物種之去除效率-----------------------106
表4-4-39 生物濾床酯類VOCS之個別物種之去除效率-----------------------106
表4-4-40 生物濾床其他VOCS之個別物種之去除效率-----------------------107
表4-5-1各防制設備苯類官能基去除率之比較----------------------------------108
表4-5-2各防制設備酮類官能基去除率之比較----------------------------------109
表4-5-3各防制設備烷類官能基去除率之比較----------------------------------109
表4-5-4各防制設備烯類官能基去除率之比較----------------------------------110
表4-5-5各防制設備醇類官能基去除率之比較----------------------------------110
表4-5-6各防制設備酯類官能基去除率之比較----------------------------------111
表4-5-7各防制設備其他官能基去除率之比較----------------------------------112
表4-5-8各防制設備各種官能基去除率結果比較-------------------------------112
表4-5-9各防制設備所得之相同個別物種去除率結果比較-------------------113

 
圖目錄
圖2-2-1 吸脫附設備簡圖-------------------------------------------------------------11
圖2-3-1蓄熱式焚化裝置示意圖-----------------------------------------------------15
圖2-3-2單槽蓄熱式焚化系統示意及操作次序-----------------------------------16
圖2-3-3 旋轉式PRTO燃燒爐示意圖-----------------------------------------------17
圖3-2-1採樣袋方法設備組裝示意圖-----------------------------------------------29
圖4-1-1 常見VOCS處理方法及相對費用與濃度關係圖-----------------------45
圖4-1-2常見VOCS處理方法適用之廢氣流量與濃度範圍---------------------47

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