大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)分析

揮發(fā)性有機(jī)物是指在常溫下，沸點(diǎn)50 ～ 260 ℃的各種有機(jī)化合物，簡(jiǎn)稱VOCs。含有揮發(fā)性有機(jī)物的廢氣即為揮發(fā)性有機(jī)廢氣。主要形態(tài)為揮發(fā)性和有機(jī)物兩個(gè)部分。主要成分包括苯系物、有機(jī)氯化物、氟利昂系列、有機(jī)酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烴化合物等。產(chǎn)生途徑為人們?nèi)粘；顒?dòng)及企業(yè)生產(chǎn)過程、日常生活有加油站油氣的揮發(fā)、裝修涂料的晾干過程和酒精等日常的消毒等；企業(yè)生產(chǎn)過程產(chǎn)量較大，包括噴涂、印刷、有機(jī)溶劑清洗作業(yè)等，大量使用揮發(fā)性有機(jī)溶劑。VOCs 對(duì)人的健康影響較大，容易引發(fā)人體畸變和癌變，屬于大氣防治的主要內(nèi)容。
一、揮發(fā)性有機(jī)廢氣帶來的危害
室內(nèi)危害指污染氣體的濃度超標(biāo)，人長(zhǎng)時(shí)間處于含有揮發(fā)性有機(jī)廢氣的室內(nèi)環(huán)境中，就會(huì)出現(xiàn)惡心、四肢乏力和頭疼等感覺，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)記憶力下降、抽搐，甚至昏迷，其會(huì)導(dǎo)致人體肝腎與神經(jīng)系統(tǒng)受到嚴(yán)重?fù)p傷。
室外危害分為直接與間接危害。其中，直接危害對(duì)人體健康與植物生長(zhǎng)帶來影響；間接危害給氣候環(huán)境帶來危害。大氣中的揮發(fā)性有機(jī)廢氣增加，容易形成光化學(xué)反應(yīng)，導(dǎo)致霧霾天氣的產(chǎn)生，損害人體機(jī)能且發(fā)生病變。植物受到的危害體現(xiàn)在以下方面：硫化物與氟化物等有害物質(zhì)含量急劇上升，可導(dǎo)致植物發(fā)病、枯萎、死亡，農(nóng)作物的產(chǎn)量與農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量將受到巨大影響；同時(shí)對(duì)氣候環(huán)境也有影響，可導(dǎo)致空氣渾濁，遮擋陽光，地面光照輻射下降，動(dòng)植物生長(zhǎng)的光合作用不足。而微粒對(duì)水汽有凝結(jié)核作用，從而導(dǎo)致降水量加大，氣候環(huán)境發(fā)生變化。
二、源頭防控
首先，在工業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)高含量揮發(fā)性有機(jī)化合物原料的企業(yè)，特別是石油化工、煤炭加工等行業(yè)，應(yīng)注重生產(chǎn)技術(shù)的優(yōu)化和完善，加強(qiáng)先進(jìn)清潔生產(chǎn)技術(shù)的研究，提升原材料的轉(zhuǎn)化率與利用率，研發(fā)并采用新技術(shù)，逐步響應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，生產(chǎn)出揮發(fā)性有機(jī)化合物含量較低并符合客戶需要的原料產(chǎn)品。生產(chǎn)過程需要注意車間的密閉，并做好設(shè)備與生產(chǎn)管線組建的檢查與維護(hù)工作，閥門、泵體、材料存儲(chǔ)、法蘭、運(yùn)輸裝置等均屬于易泄露設(shè)備與組件，要避免管線組件損傷而導(dǎo)致廢氣泄露的情況出現(xiàn)，從源頭減少揮發(fā)性有機(jī)廢氣的產(chǎn)生量。
對(duì)于噴涂、印刷等以含高揮發(fā)性有機(jī)溶劑為原輔材料的幾大行業(yè)，將揮發(fā)性有機(jī)物產(chǎn)品作為生產(chǎn)企業(yè)的原料時(shí)，除了做好全程防止廢氣外泄的情況出現(xiàn)之外，還應(yīng)選用新的生產(chǎn)工藝，選用低揮發(fā)性新原料代替原來使用的高含量揮發(fā)性有機(jī)廢氣的生產(chǎn)原料用于生產(chǎn)。
其次，做好揮發(fā)性有機(jī)廢氣的監(jiān)測(cè)工作，加大排放監(jiān)控力度，將大氣環(huán)境污染減少。生態(tài)環(huán)境部門要做好監(jiān)督和引導(dǎo)，按照規(guī)范監(jiān)測(cè)揮發(fā)性有機(jī)廢氣，做好揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理設(shè)備的維護(hù)和日常管理，不斷完善和規(guī)范管理制度，保證揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理設(shè)備設(shè)施與儀器設(shè)備正常高效運(yùn)行。例如，近年來，針對(duì)高VOCs 產(chǎn)生的幾大行業(yè)出臺(tái)制定的“一企一策”方針，要求企業(yè)提標(biāo)改造老舊廢氣處理設(shè)施，削減企業(yè)廢氣排放總量，督促企業(yè)加速轉(zhuǎn)型。出臺(tái)的政策收到了明顯的效果，空氣質(zhì)量得到極大的改善。
三、過程管理
一是注重工業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)的優(yōu)化。既要注重對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣排放方面的宣傳與引導(dǎo)，又要引導(dǎo)企業(yè)做好生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備的升級(jí)改造，注重清潔生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備的研發(fā)與應(yīng)用，使揮發(fā)性有機(jī)物排放量得到有效控制。
二是注重業(yè)務(wù)培訓(xùn)，不斷強(qiáng)化企業(yè)的環(huán)保意識(shí)，召集行業(yè)企業(yè)參與揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)與案例分析培訓(xùn)會(huì)，強(qiáng)化揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理先進(jìn)技術(shù)的宣傳和典型治理案例的分析，講解和學(xué)習(xí)行業(yè)大氣污染排放標(biāo)準(zhǔn)，做好企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理的部署。
三是各企業(yè)在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)做好對(duì)產(chǎn)品和生產(chǎn)裝置以及工藝特點(diǎn)的排查，采用檢測(cè)儀器，做好生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的溯源，對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣的來源進(jìn)行精準(zhǔn)定位，并結(jié)合排查的問題做好對(duì)其的整改，以在生產(chǎn)過程中強(qiáng)化其的規(guī)避，確保揮發(fā)性有機(jī)廢氣在“源頭防控、過程管理、末端治理”的治理模式下得到高效防治。
四、末端治理
4.1回收技術(shù)
4.1.1吸收技術(shù)
吸收技術(shù)是對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣進(jìn)行回收的技術(shù)，將不易揮發(fā)的液體作為吸收劑，利用其所具有的吸收功能，借助吸收裝置來回收揮發(fā)性有機(jī)廢氣。在回收過程中，借助組分溶解度和化學(xué)反應(yīng)間的差異，揮發(fā)性有機(jī)廢氣的有害組分可以得到充分吸收。

4.1.2吸附技術(shù)
吸附技術(shù)采用固體介質(zhì)的吸附劑所具有微孔結(jié)構(gòu)，將揮發(fā)性有機(jī)廢氣的吸附質(zhì)吸附在表面，廢氣中的目標(biāo)物質(zhì)與主體得以分離。吸附塔設(shè)施有兩套，分別為1#、2#。首先是揮發(fā)性有機(jī)廢氣從風(fēng)機(jī)進(jìn)入1#吸附塔中吸附。1# 吸附塔的吸附飽和，就會(huì)切換到2# 吸附塔中繼續(xù)吸附，此時(shí)的1# 吸附塔脫附和再生。其間不斷進(jìn)行交替操作，揮發(fā)性有機(jī)廢氣得以連續(xù)處理。常見的吸附劑是活性炭和沸石。其中，活性炭吸附是最為常見的吸附技術(shù)。利用活性炭吸附揮發(fā)性有機(jī)廢氣，飽和之后活性炭脫離吸附進(jìn)行再生，有機(jī)廢氣在吹脫之后開展催化燃燒，將揮發(fā)性有機(jī)廢氣的有害物質(zhì)銷毀，并轉(zhuǎn)化成無害物質(zhì)。再生的活性炭還能實(shí)施二次利用，活性炭的作用得到有效發(fā)揮。在吸附過程中，應(yīng)統(tǒng)計(jì)活性炭吸附能力，若活性炭吸附能力存在明顯下降的情況，應(yīng)將活性炭及時(shí)地更換或者再生活性炭。置換后得到的活性炭為危險(xiǎn)廢物，很多有害物質(zhì)在其內(nèi)部存儲(chǔ)，對(duì)其實(shí)施專項(xiàng)處理，委托有相關(guān)處置資質(zhì)的單位進(jìn)行回收，避免二次污染。
在進(jìn)行吸附回收時(shí)，應(yīng)注重各項(xiàng)工藝參數(shù)的控制，以達(dá)到良好的處理效果。吸附溫度應(yīng)超過40 ℃。當(dāng)采用顆粒吸附劑時(shí)，其氣流速度大于0.6 m/s；當(dāng)采用纖維狀吸附劑時(shí)，其氣流速度大于0.15 m/s；當(dāng)采用蜂窩狀吸附劑時(shí)，其氣流速度大于1.2 m/s。顆粒物含量應(yīng)大于1 mg/m3。就吸附單元壓力損失而言，采用纖維狀吸附劑時(shí)，其損失在4 kPa 之下，采用其他形狀的吸附劑時(shí)，其損失在2.5 kPa 之下；就脫附溫度而言，水蒸氣再生、熱空氣再生、分子篩吸附劑的脫附溫度分別是低于140、120、200 ℃。
4.1.3冷凝技術(shù)
冷凝技術(shù)針對(duì)一定濃度下的有機(jī)蒸汽形成的揮發(fā)性有機(jī)廢氣，強(qiáng)行進(jìn)行降溫處理，以確保揮發(fā)性有機(jī)廢氣中的有機(jī)物蒸汽濃度得到維持，飽和蒸汽氣壓比其組分分壓值要低，從而將其組分凝結(jié)為液體，廢氣內(nèi)的組分分壓值得到減少，達(dá)到分離氣體的目的。一般而言，揮發(fā)性有機(jī)廢氣冷凝后形成的液體所需方法采取冷卻和壓縮兩種相結(jié)合的方式進(jìn)行處理。當(dāng)揮發(fā)性有機(jī)廢氣的濃度較高時(shí)，采取冷凝技術(shù)做好對(duì)其的預(yù)處理、回收。
4.2銷毀技術(shù)
4.2.1燃燒技術(shù)
燃燒技術(shù)借助有機(jī)氣相污染物容易燃燒的特點(diǎn)，進(jìn)行燃燒，將廢氣轉(zhuǎn)變成無機(jī)小分子，對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣進(jìn)行分解。根據(jù)廢氣有機(jī)物的濃度大小，可采取直接燃燒、吸附脫附燃燒或者催化燃燒等方式，將揮發(fā)性有機(jī)廢氣中的污染物進(jìn)行有效清除，清除率往往超過95%。
在燃燒技術(shù)中，RTO 技術(shù)的應(yīng)用較為成熟和廣泛，這一技術(shù)將高溫環(huán)境作為處理的前提，并通過化學(xué)反應(yīng)將可燃揮發(fā)性有機(jī)廢氣轉(zhuǎn)化成等量的氧化物和水。利用RTO 技術(shù)處理揮發(fā)性有機(jī)廢氣時(shí)釋放的熱量被蓄熱式熱力氧化爐吸收后，RTO 自身運(yùn)行對(duì)能源的消耗降低，而且對(duì)有機(jī)廢氣的分解率得到提升。當(dāng)RTO 熱回收率超過95% 時(shí)，揮發(fā)性有機(jī)廢氣分解率往往超過99%。蓄熱式熱力氧化爐結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，其中的切換閥提升了RTO 的靈活性，人們還能結(jié)合實(shí)際而采取針對(duì)性的熱回收方式。
催化燃燒技術(shù)利用催化劑在低溫情況下對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣進(jìn)行完全氧化，有效地對(duì)工業(yè)揮發(fā)性有機(jī)廢氣進(jìn)行凈化處理，在化工、噴漆、涂料等行業(yè)中得到應(yīng)用。其中，最為關(guān)鍵的就是催化燃燒設(shè)備的選擇，催化燃燒設(shè)備通常包含預(yù)熱、催化燃燒、煙道、電加熱和廢熱回收等裝置。另外，要做好催化劑的選擇，稀土催化劑的催化效果較好，催化過程更安全。在利用設(shè)備進(jìn)行催化處理時(shí)，揮發(fā)性有機(jī)廢氣在高溫環(huán)境下與空氣混合容易引起爆炸，在催化燃燒凈化中做好有機(jī)物與空氣配比的控制，確保配比始終處于爆炸范圍的下限。在具體的處理中，應(yīng)注重以下技術(shù)參數(shù)的控制：催化燃燒裝置內(nèi)的揮發(fā)性有機(jī)廢氣溫度應(yīng)低于400 ℃；催化床的溫度應(yīng)控制在250 ～ 350 ℃；催化燃燒裝置內(nèi)的顆粒物含量應(yīng)保持在10 mg/m3 之下；換向閥泄漏率應(yīng)控制在0.2% 之下，壓力損失應(yīng)保持在2 kPa 以下。
除了上述燃燒技術(shù)外，還可以采取吸附濃縮催化技術(shù)，這一技術(shù)是將吸附技術(shù)和催化燃燒技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合。首先利用活性炭吸附揮發(fā)性有機(jī)廢氣，吸附飽和之后，凈化設(shè)備停止吸附，再利用設(shè)備熱氣流在活性炭中將揮發(fā)性有機(jī)廢氣脫離，活性炭再生后便能再次利用，而揮發(fā)性有機(jī)廢氣脫附后，濃縮成之前的幾十倍，再將其送入催化燃燒室中進(jìn)行催化燃燒，得到二氧化碳與水。揮發(fā)性有機(jī)廢氣的濃度達(dá)到一定程度，器就可以在催化床上燃燒，而燃燒形成的氣體基本處于吸附床中，成為活性炭脫附所需的熱氣流，只有少量排入大氣中，熱能得到多次利用。

4.2.2 生物技術(shù)
生物處理技術(shù)屬于一種新型技術(shù)，在利用其治理揮發(fā)性有機(jī)廢氣時(shí)，人們可以借助生物降解的方式來處理。有的微生物在污染物中有著較強(qiáng)的適應(yīng)力，所以可以將有機(jī)物作為微生物的養(yǎng)料進(jìn)行新陳代謝，從而降解揮發(fā)性有機(jī)廢氣中的化合物。該法不僅安全性較強(qiáng)，而且便于操作，不會(huì)形成二次污染，對(duì)所需的設(shè)備要求不高，經(jīng)濟(jì)性較強(qiáng)，目前在我國(guó)得到逐步發(fā)展，在低濃度與惡臭治理中得到有效應(yīng)用。在處理過程中，微生物的成長(zhǎng)養(yǎng)分靠有機(jī)物，將揮發(fā)性有機(jī)廢氣中的有機(jī)物進(jìn)行轉(zhuǎn)化和分解后，形成水與二氧化碳，從而有效地將揮發(fā)性有機(jī)廢氣對(duì)大氣環(huán)境帶來的污染降低。在利用這一方法對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣進(jìn)行治理時(shí)，為確保治理效果得到提升，廢氣中的污染物如何由氣相被捕捉至液相是關(guān)鍵，直接影響去除效率。人們必須考慮填料層的碰撞密度和吸收液的選擇添加，捕捉下來的揮發(fā)性有機(jī)廢氣再被微生物分解成水與二氧化碳。運(yùn)行過程做好生物處理系統(tǒng)的指標(biāo)控制，在具體進(jìn)行控制時(shí)，結(jié)合指標(biāo)內(nèi)容來確定控制標(biāo)準(zhǔn)。就填料溫度而言，一般控制在25 ～ 43 ℃，空塔停留時(shí)間一般超過9s，系統(tǒng)濕度保持在40% ～ 60%，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要有BOD、N、P，三者的比例為100 ∶ 5 ∶ 1，pH 介于4 ～ 10。
五、結(jié)語
本研究基于“源頭防控、過程管理、末端治理”的思路，對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理模式進(jìn)行了梳理，注重?fù)]發(fā)性有機(jī)廢氣的全程化防治，以確保揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理成效得到提升。
來源：環(huán)保