VOCs來(lái)源及治理技術(shù)綜述

摘要：VOCs對(duì)人類(lèi)健康及環(huán)境危害巨大，VOCs治理成為備受關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題之一。本文分析了VOCs污染物來(lái)源，重點(diǎn)闡述了VOCs治理技術(shù)的原理、優(yōu)缺點(diǎn)，具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。原理、優(yōu)缺點(diǎn)，具有積極的現(xiàn)實(shí)指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：VOCs技術(shù);技術(shù)選擇;綜述

中圖分類(lèi)號(hào)：X512 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2020）05-00-01

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2020.05.052

Summary of VOCs sources and governance technologies

Cui Yanni

（Yantai Environmental Engineering Consulting and Design Institute Co.，Ltd.，Yantai Shandong 264002，China）

Abstract：VOCs are harmful to human health and the environment. VOCs governance has become one of the environmental issues that attract much attention.This article analyzes the sources of VOCs pollutants，focuses on the principles， advantages and disadvantages of VOCs treatment technology， and has positive practical significance.

Key words：VOCs technology;Technology selection;Review

1 概述

揮發(fā)性有機(jī)化合物（Volatile Organic Compounds，簡(jiǎn)稱VOCs），是指常溫下飽和蒸氣壓大于70Pa，常壓下沸點(diǎn)在260℃以下的有機(jī)化合物。芳香烴、脂肪烴、烯、醇、酯、鹵代類(lèi)、環(huán)氧化合物等有機(jī)物為VOCs主要成分。VOCs中的某些成分具有刺激性氣味，傷害人的呼吸道、肺部、皮膚等，具有致畸性、致突變性;有些成分則形成霧霾或光化學(xué)煙霧前體物，污染大氣、破壞臭氧層。VOCs對(duì)人類(lèi)健康及環(huán)境危害巨大，VOCs治理成為當(dāng)今社會(huì)備受關(guān)注的環(huán)境問(wèn)題之一。

2 VOCs污染物來(lái)源

2.1 石油煉制

石油煉制是VOCs最主要來(lái)源。在繁瑣復(fù)雜的裂解煉油工藝過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生烴類(lèi)、醛類(lèi)、醇類(lèi)及酸類(lèi)物質(zhì)。如，鍋爐、焚燒爐及加熱爐加熱過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生燃燒煙霧廢氣;催化、裂化會(huì)產(chǎn)生二氧化硫、二氧化碳、一氧化碳等廢氣;瀝青氧化過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生有毒氧化瀝青廢氣，等等。USUPA估算，石油煉制企業(yè)每年石油煉制泄漏VOCs約占原油加工量的0.01%-0.03%，歐盟排放系數(shù)為0.18%。即，一家年加工原油1×107t的石化企業(yè)，其年VOCs排放量約為1.8×104t。

2.2 化工行業(yè)

化工行業(yè)在生產(chǎn)、燃料油、有機(jī)溶劑輸配、儲(chǔ)存時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量苯系物、胺、有機(jī)鹵化物。其中，鍋爐、裂解爐、焚燒爐燃燒所產(chǎn)生的煙氣會(huì)產(chǎn)生大量含有一氧化碳、二氧化碳等煙霧類(lèi)污染物;甲醛、聚乙烯、環(huán)氧氯丙烷、對(duì)苯二甲酸等特殊裝置運(yùn)行過(guò)程中也會(huì)產(chǎn)生烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴等工業(yè)廢氣。2015年我國(guó)工業(yè)源VOCs產(chǎn)生量約為1.075×107t。

2.3 生活來(lái)源

汽車(chē)、新居涂料、秸稈焚燒、廚房油煙等生活源VOCs排放量較大。尤其隨著我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量的持續(xù)增長(zhǎng)，每年由汽柴油機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣所排放的苯、甲苯、二甲苯、丙酮、丙烯、丙烷等苯系物和短鏈碳?xì)浠衔镆才c日增多。此外，秸稈焚燒所產(chǎn)生的醛類(lèi)化合物、芳香烴化合物、廚房油煙釋放過(guò)程中，乙醇、丙烷等污染物也會(huì)加劇空氣污染，影響環(huán)境。

3 VOCs治理技術(shù)綜述

3.1 焚燒法

將VOCs廢氣直接燃燒去除凈化。根據(jù)燃燒材料及設(shè)備的不同，焚燒法又可分為直接焚燒法、催化焚燒法（RCO）和熱力焚燒法（RTO）。其中，（1）直接焚燒法具有設(shè)備簡(jiǎn)單、易操作，初始投資低等優(yōu)勢(shì)，但其不足之處是焚燒時(shí)會(huì)產(chǎn)生氮氧化物、二噁英、熱輻射及粉塵等。直接焚燒法主要應(yīng)用于有害組分濃度高或熱值較高的VOCs廢氣;（2）RTO法利用熱交換技術(shù)、陶瓷蓄熱材料，利用換向閥式換熱系統(tǒng)確保燃燒熱量得到回收及進(jìn)出氣的連續(xù)性，該法具有熱回收率高，操作系統(tǒng)范圍大等優(yōu)點(diǎn)，不足之處是起燃溫度高，會(huì)產(chǎn)生氮氧化物、二噁英等有害氣體，運(yùn)行費(fèi)用較高，該技術(shù)主要應(yīng)用于低濃度有機(jī)廢氣、操作風(fēng)量范圍大領(lǐng)域;（3）RCO法利用催化劑加快化學(xué)反應(yīng)速度，降低燃燒溫度，與RTO聯(lián)合應(yīng)用可提升熱回收率。該法具有熱回收率高、安全、節(jié)能、無(wú)二次污染且輔助燃料消耗少等優(yōu)點(diǎn)，不足之處是初始投資高。主要應(yīng)用于小流量、高濃度、低沸點(diǎn)有機(jī)廢氣連續(xù)處理領(lǐng)域。

3.2 吸附法

吸附法是指利用活性炭的吸附作用，將VOCs吸附至活性炭，然后采用變壓或變溫的方式將活性炭上的VOCs解吸，從而達(dá)到去除效果。活性炭吸附法處理VOCs具有吸附效率高的優(yōu)點(diǎn)，適用于鹵代烴、醛類(lèi)、芳香烴、醚類(lèi)等吸收效果，可吸附不同分子大小的物質(zhì)。處理成本低，工藝簡(jiǎn)單，易脫附再生。但吸附法也有其不足，即，吸附法處理沸點(diǎn)較高VOCs介質(zhì)時(shí)，再生難度大。如，重油、瀝青類(lèi)介質(zhì)VOCs處理效果差;活性炭在吸附過(guò)程中，隨著吸附濃度的上升，介質(zhì)易引起自燃等。

3.3 吸收法

吸收法分為壓縮冷凝回收、濃縮冷凝回收和直接回收三類(lèi)。吸收法是廢氣與洗滌液接觸去除VOCs，利用化學(xué)劑中和、氧化來(lái)反應(yīng)掉VOCs。傳質(zhì)效率高，高效去除酸性氣體，也可去除顆粒物及氣態(tài)VOCs，但吸收法不足之處是需要處理后續(xù)廢水，后期維護(hù)費(fèi)較高。吸收法治理VOCs主要應(yīng)用于高水溶性VOCs領(lǐng)域，低濃度氣體不適用。

3.4 生物法

利用微生物與污染氣體接觸，廢氣經(jīng)微生物表面時(shí)被特定微生物捕獲、消化，達(dá)到去除有毒有害污染物效果。生物法處理VOCs具有投資少、適用水溶性好、低濃度異味去除效率高、不會(huì)產(chǎn)生二次污染等優(yōu)點(diǎn)，其不足之處是生物降解性差、高濃度及難生物降解類(lèi)的VOCs去除率低。生物法處理VOCs方式及設(shè)備主要包括生物濾池、滴濾塔、洗滌器等。

3.5 膜分離法

膜分離法處理VOCs，就是利用有機(jī)分子粒徑大小差異實(shí)現(xiàn)分離、回收揮發(fā)組分。膜分離技術(shù)主要適用于高濃度VOCs處理，具有處理效率高，組分可回收，可與其他技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用等優(yōu)點(diǎn)，不足之處是膜分離技術(shù)的成本高，穩(wěn)定量差，且膜分離存在膜污染，需要再次回收處理。

3.6 低溫等離子體技術(shù)

在外加電場(chǎng)的作用下，介質(zhì)會(huì)放電產(chǎn)生出大量電子，電子直接轟擊VOCs分子，使VOCs分子電離、解離，最終實(shí)現(xiàn)VOCs分子解離為若干小分子安全物質(zhì)，實(shí)現(xiàn)降解去除的預(yù)期效果。低溫等離子技術(shù)處理VOCs投資費(fèi)用低，適用于噴涂等異味去除領(lǐng)域，但不足之處是處理高濃度的VOCs效率不高，有爆炸隱患。

3.7 催化氧化法

這里的催化氧化法治理VOCs主要包括光催化氧化技術(shù)和微波催化氧化技術(shù)。前者主要是利用CdS、ZnO、TiO2等光敏半導(dǎo)體材料，在光照作用下將光能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，產(chǎn)生自由基具有很強(qiáng)的氧化能力，達(dá)到VOCs氧化處理效果。光催化氧化技術(shù)具有處理效率好，反應(yīng)速率高，且處理后的產(chǎn)物便于回收等優(yōu)勢(shì)。后者則集合了填料吸附技能，有效提升VOCs處理效果，其優(yōu)點(diǎn)是極大地縮短廢氣吸附及解吸時(shí)間，處理效率高，降低處理成本。

4 結(jié)語(yǔ)

除了上述單一的治理方法外，近年來(lái)，各種組合凈化VOCs技術(shù)也在實(shí)踐中得到了廣泛應(yīng)用。如：低溫等離子體+催化技術(shù);低溫等離子體+吸收技術(shù);吸附濃縮+高溫焚燒技術(shù);吸附濃縮+催化燃燒技術(shù);吸附濃縮+吸收技術(shù)。組合凈化技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，通過(guò)兩種及以上技術(shù)組合達(dá)到最佳治理效果。

參考文獻(xiàn)

[1]梁素敏.新形勢(shì)下的VOCs治理與綜合利用技術(shù)[J].化工設(shè)計(jì)通訊，2018（8）：215.

[2]宗曉東.VOCs治理技術(shù)綜述[J].內(nèi)蒙古石油化工，2018（5）： 94-96.

[3]周江沛.VOCs治理工藝技術(shù)探討[J].化工管理，2018（29）：109-110.

[4]李曉丹.VOCs治理技術(shù)特性分析及典型行業(yè)VOCs治理技術(shù)選擇建議[J].節(jié)能與環(huán)保，2019（3）：52-55.

收稿日期：2020-03-11

作者簡(jiǎn)介：崔燕妮（1987-），女，漢族，碩士研究生，中級(jí)工程師，研究方向?yàn)榄h(huán)境污染防治。