VOCs治理技術(shù)與工程應用簡析

朱美麗 周 勇

（紹興市環(huán)球環(huán)境保護科學設(shè)計研究院有限公司，浙江 紹興 311800）

大量排放VOCs不僅對空氣質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境造成了嚴重的破壞，而且也會威脅到人們的身體健康。這主要是由于VOCs中很多成分具有較強的毒性，會刺激人體的呼吸和神經(jīng)系統(tǒng)，危害人們的健康狀況。此外，光化學物以及PM2.5的形成也都與VOCs有直接的關(guān)系，因此必須高度重視對VOCs的治理工作。但是VOCs的種類比較多，涉及的范圍也比較廣，增加了治理的難度，相關(guān)部門和企業(yè)應積極研發(fā)VOCs的治理技術(shù)，并提高治理技術(shù)的工程應用性，通過綜合運用各種VOCs治理技術(shù)來提高VOCs的治理效果，從而有效減少空氣污染，保護好生態(tài)環(huán)境，從而實現(xiàn)我國經(jīng)濟的可持續(xù)性發(fā)展。

1 治理VOCs的技術(shù)分析

1.1 VOCs治理的傳統(tǒng)技術(shù)方法

1.1.1 采用直接燃燒和催化燃燒的治理技術(shù)

對VOCs可以采用直接燃燒的方式來進行治理，從而使VOCs中的C元素和H元素氧化為H2O以及CO2。這種治理技術(shù)的效率比較高，但是對運行條件有較高的要求，同時其只能對含有高濃度可燃成分的VOCs進行凈化，因此在對濃度較低的VOCs進行治理時應采用催化燃燒的治理技術(shù)。

1.1.2 采用吸收、吸附治理技術(shù)

對VOCs進行治理時可以采用吸收治理技術(shù)，其主要是通過液體吸收劑來吸收氣流中所含有的VOCs成分。這種技術(shù)能夠?qū)舛仍?00×10-6～5000×10-6r/min之間的VOCs進行有效治理[1]。此外還可以采用吸附治理技術(shù)來對成分比較穩(wěn)定單一的含VOCs氣流進行處理，其主要通過吸附劑所具有的多孔結(jié)構(gòu)和活性點來吸附氣流中的VOCs成分，該技術(shù)也是目前被廣泛應用的治理技術(shù)。

1.2 VOCs治理的新型技術(shù)方法

1.2.1 采用生物治理技術(shù)

通過生物技術(shù)來治理VOCs主要是在好氧環(huán)境中利用微生物對VOCs進行氧化分解，從而實現(xiàn)治理目的。生物技術(shù)所需要的設(shè)備比較簡單，技術(shù)成本比較低，對濃度較低的VOCs有很好的處理效果。生物技術(shù)在應用過程中需要嚴格控制水分含量、溫度、氣流速度以及pH值等參數(shù)，以避免出現(xiàn)氧化不完全的情況。此外該技術(shù)在工程應用上缺乏足夠的穩(wěn)定性，其治理效率往往在40%～98%之間大幅度的波動，同時對場地面積有較高的要求，需要企業(yè)根據(jù)自身條件來選擇應用[2]。

1.2.2 采用蓄熱燃燒治理技術(shù)

所謂蓄熱燃燒也就是利用陶瓷等材料對燃燒時釋放的熱量進行吸收利用。目前比較常用的蓄熱式燃燒系統(tǒng)主要包括燃燒室、蓄熱床以及控制裝置等。其中蓄熱床底部通過控制閥來連接進氣道以及排氣道，然后換向閥通過交替換向來蓄存燃燒室所排出的高溫氣體。VOCs氣體預熱后進入燃燒室，在經(jīng)過氧化作用后達到凈化的目的。

1.2.3 采用等離子治理技術(shù)

對于通過常規(guī)治理技術(shù)難以進行有效處理的VOCs可以利用等離子技術(shù)來進行治理。等離子體是一致導電性流體，其主要包括中性粒子、電子以及離子和自由基。氣體在放電條件下可以產(chǎn)生低溫等離子體，而低溫等離子體的化學活性比較高，能夠產(chǎn)生較強的化學反應，從而可以利用高活化能來對污染物進行分解或轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)凈化目的[3]。

1.2.4 采用膜分離治理技術(shù)

對VOCs進行治理時還可以利用膜分離技術(shù)，其主要是利用了復合膜的滲透選擇性原理對有機物進行分離。在工程應用實踐中一般是通過壓縮機或者真空泵來提高聚合物復合膜的滲透能力，使VOCs在壓差的作用下透過復合膜，從而實現(xiàn)對氣流進行分離的效果。這種技術(shù)由于能耗比較低，不會產(chǎn)生二次污染，同時其操作程序簡便，因此目前在制藥以及石化工業(yè)中得到了廣泛的應用，已經(jīng)實現(xiàn)了對多種VOCs的有效回收。

2 提高VOCs治理技術(shù)工程應用性的有效途徑

治理VOCs具有較高的難度，在工程應用上需要根據(jù)排放物的實際性質(zhì)特點、排放濃度和排放量以及濕度等因素來選擇治理效果更好的治理技術(shù)，同時還要注意治理技術(shù)的適用性和經(jīng)濟性。企業(yè)在選擇治理VOCs的技術(shù)時，還要充分考慮技術(shù)應用對管理和操作的具體要求，以及維護的難度等，結(jié)合企業(yè)的實際情況來選擇相應的治理技術(shù)。一些規(guī)模較小的企業(yè)在治理VOCs時，可以采用工藝成熟度比較高的吸收技術(shù)，這項技術(shù)的操作以及運維管理都相對簡單，同時還可以廣泛適用于不同濃度的VOCs處理。此外，如果選擇了適宜的吸收劑時，還能夠?qū)崿F(xiàn)對VOCs的回收再利用，例如利用新型的吸收溶劑可以對噴涂工序中的涂料進行回收利用，從而提高VOCs治理的效率和經(jīng)濟性。

當然，對VOCs進行有效的治理的根本途徑是從VOCs的產(chǎn)生源頭加強控制，并不斷改進生產(chǎn)工藝，減少化工產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的VOCs，從而提高末端治理的效果。

2.1 從源頭上遏制VOCs的排放

在工業(yè)生產(chǎn)中應盡量使用揮發(fā)性比較小的有機物原料，這樣才能在源頭上較少VOCs的產(chǎn)生，例如可以使用VOCs較低的水性膠黏劑或者涂料等。不過這會造成可選擇的原材料種類范圍縮小，同時企業(yè)的生產(chǎn)成本也會出現(xiàn)一定程度的增加。

2.2 改進生產(chǎn)工藝

在工業(yè)生產(chǎn)中還應改進生產(chǎn)工藝，在加料時應盡量采用管道密閉的輸送方式，這樣可以使溶劑減少揮發(fā)。另外還應盡量通過自控系統(tǒng)來進行開展工業(yè)生產(chǎn)，以提高生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的密閉性，減少VOCs的產(chǎn)生。雖然這會造成生產(chǎn)成本的增加，但是對實現(xiàn)VOCs的達標排放具有顯著的作用。

2.3 加強多種治理技術(shù)的綜合應用

不同的VOCs治理技術(shù)各有其優(yōu)勢，但也存在不同的局限性，在VOCs治理中應積極應用上文所介紹的生物治理技術(shù)等新的治理技術(shù)，同時應注意技術(shù)應用的集成性。例如綜合運用吸附技術(shù)和低溫濃縮、等離子技術(shù)以及蓄熱燃燒與催化燃燒技術(shù)的集成等，都可以有效提高VOCs的治理效率。此外還應繼續(xù)加大對新技術(shù)的開發(fā)和應用，進一步提高治理技術(shù)的工程應用性。

2.4 對VOCs的排放源進行治理

對VOCs進行治理的一個重要環(huán)節(jié)是對排放源的控制，特別是對一些無組織的排放源，要采用有效的措施來對VOCs進行收集和集中處理。在工程應用實踐中可以利用LDAR技術(shù)構(gòu)建管理平臺，對VOCs的排放情況進行監(jiān)督管理。

3 結(jié)語

在現(xiàn)代工業(yè)社會中，治理VOCs已經(jīng)成為一項迫切的任務，其對于改善生態(tài)環(huán)境、減少空氣污染，保護人們的身體健康都具有十分重要的意義。雖然目前已經(jīng)研發(fā)出了多種VOCs的治理技術(shù)，但是這些技術(shù)在工程應用性方面還存在一定的局限性。因此還需要加大對VOCs治理技術(shù)的研發(fā)應用力度，通過多種治理技術(shù)的集成來提高治理的效果，降低工程應用成本，從而實現(xiàn)對VOCs污染進行有效控制的目的。