城市環(huán)境治理技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀及其發(fā)展

摘要：隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，VOCs的排放量也日益增大，隨之帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題也日益嚴(yán)重。本文簡(jiǎn)述了VOCs氣體治理現(xiàn)狀，重點(diǎn)探討了各種目前比較流行的VOCs處理技術(shù)，分析了不同處理技術(shù)間的優(yōu)缺點(diǎn)，并提出了自己的幾點(diǎn)建議和思考，以期對(duì)VOCs的治理工作提供參考。

關(guān)鍵詞：VOCs;治理的政策、標(biāo)準(zhǔn);治理技術(shù);復(fù)合光催化;催化燃燒;等離子技術(shù);微生物降解

中圖分類(lèi)號(hào)：X5 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：2095-672X（2019）07-00-02

DOI：10.16647/j.cnki.cn15-1369/X.2019.07.045

Abstract：With the continuous development of Chinas social economy， VOCs emissions are also increasing， which brings about increasingly serious environmental problems. This paper briefly describes the current situation of VOCs gas treatment， focuses on various popular VOCs treatment technologies， analyzes the advantages and disadvantages of different treatment technologies， and puts forward some Suggestions and thinking， in order to provide reference for the treatment of VOCs.

Keywords：VOCs;Governance policies，Standards;Governance technologies;Composite photocatalysis; Catalytic combustion;Plasma technology;Microbial degradation

1 VOCs治理現(xiàn)狀簡(jiǎn)介

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，爆發(fā)出越來(lái)越多的環(huán)境污染問(wèn)題，其中大氣污染首當(dāng)其中，嚴(yán)重影響著人類(lèi)的居住環(huán)境及健康。大氣揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）是二次有機(jī)氣溶膠和臭氧形成的重要前形物[1]，會(huì)引起霧霾、光化學(xué)煙霧等大氣污染問(wèn)題。中國(guó)部分地區(qū)近年來(lái)出現(xiàn)嚴(yán)重的霧霾，少數(shù)城市一年的霧霾天氣高達(dá)200天以上，嚴(yán)重影響著當(dāng)?shù)鼐用竦纳罴敖】怠?018年，在《“十三五”揮發(fā)性有機(jī)物污染防治工作方案》的基礎(chǔ)上，國(guó)家和地方相繼發(fā)布了一系列推進(jìn)揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）治理的政策、標(biāo)準(zhǔn)和管理制度文件，VOCs治理管理框架體系基本建立并繼續(xù)完善。國(guó)務(wù)院在2018年7月頒發(fā)《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》，以京津冀及周邊地區(qū)、長(zhǎng)三角、汾渭平原等為重點(diǎn)開(kāi)展大氣污染治理行動(dòng)，組織實(shí)施VOCs專(zhuān)項(xiàng)整治，著力補(bǔ)齊VOCs污染防治短板。抓緊制訂石化、化工、工業(yè)涂裝、包裝印刷等VOCs排放重點(diǎn)行業(yè)和油品儲(chǔ)運(yùn)銷(xiāo)環(huán)節(jié)綜合整治方案，編制VOCs治理技術(shù)指南，指導(dǎo)地方有效開(kāi)展相關(guān)工作，并提出重點(diǎn)區(qū)域VOCs全面執(zhí)行大氣污染物特別排放限值等要求。隨著人類(lèi)對(duì)環(huán)境問(wèn)題的日益重視以及政府相關(guān)排放政策的實(shí)施，針對(duì)VOCs治理技術(shù)的研究也愈來(lái)愈多，因此本文就我國(guó)城市VOCs治理技術(shù)現(xiàn)狀作探討性的簡(jiǎn)介及分析對(duì)比。

2 VOCs處理技術(shù)分析

2.1 復(fù)合光催化法

復(fù)合光催化裝置分為高效預(yù)處理段與復(fù)合光催化段，通常為一體式，這樣能有效減少占地面積和安裝工作量。高效預(yù)處理段主要由模塊化的專(zhuān)業(yè)復(fù)合纖維組合而成，主要作用是對(duì)廢氣的各成分進(jìn)行處理，以吸附去除廢氣中有害化學(xué)氣體，降低后端處理的壓力和提高廢氣處理效率。

粗略的反應(yīng)機(jī)理為：

2.2 等離子體法

等離子體是物質(zhì)存在的第四形態(tài)，它由電子、離子、中性原子、激發(fā)態(tài)原子、光子和自由基等組成，是導(dǎo)電性流體。等離子體凈化技術(shù)的主要機(jī)理[10]是：在外加電場(chǎng)的作用下，電子獲得能量后，開(kāi)始加速運(yùn)動(dòng)，以每秒鐘300萬(wàn)次至3000萬(wàn)次的速度去撞擊異味氣體分子，當(dāng)電子的能量與異味氣體分子的某一化學(xué)鍵鍵能相同或略大時(shí)，發(fā)生非彈性碰撞，電子將大部分動(dòng)能轉(zhuǎn)化為污染物分子的內(nèi)能，從而引發(fā)了使其發(fā)生電離、裂解或激發(fā)等一系列復(fù)雜的物理、化學(xué)反應(yīng)，使得產(chǎn)生臭味的基團(tuán)化學(xué)鍵斷裂，從而達(dá)到除臭目的。

工作原理：采用分子共振，分子激發(fā)器-使用高頻、高壓，在常溫下電離有機(jī)碳?xì)浠衔锓肿幼兂蒆+和C4+等離子體。

H+、C4+等離子體進(jìn)入催化劑反應(yīng)罐，被氧化成水和二氧化碳。

2.3 吸收法

具有較高濃度、壓力及較低溫度的VOCs通常被低揮發(fā)性或非揮發(fā)性溶劑吸收，然后，分離基于來(lái)自吸收劑的VOCs的物理性質(zhì)的差異，適用于高水溶性VOC。損壞化學(xué)試劑與VOCs的中和，發(fā)生氧化等反應(yīng)。它具有同時(shí)去除氣態(tài)污染物、低成本、高傳質(zhì)率、高酸性氣體處理率優(yōu)勢(shì)。然而，之后的廢水處理仍然存在問(wèn)題，顆粒物濃度高、塔堵塞、維護(hù)費(fèi)用高、廢氣排放量大都可能造成白煙等缺點(diǎn)。

2.4 活性炭吸附

活性炭在生活中很常見(jiàn)，其獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)是內(nèi)部發(fā)達(dá)的孔隙結(jié)構(gòu)，可吸收廢氣中的小分子，是處理廢氣的第一道工藝，因?yàn)榛钚蕴恳罪柡?，作用時(shí)間短，需要不斷更換，成本高。在實(shí)際操作驗(yàn)證中，僅適用于干酒精和脂肪廢氣。高濕度處理效果不理想，易造成二次環(huán)境污染。

2.5 微生物降解法

微生物除臭技術(shù)是利用能夠轉(zhuǎn)化或者降解惡臭物質(zhì)的特殊微生物的高效吸附、吸收和降解作用對(duì)含硫、含氨等惡臭氣體進(jìn)行凈化。利用生物濾池中的微生物將廢氣中將硫化氫、硫醇和氨氣等惡臭成分分解成CO2和H2O等無(wú)害無(wú)臭的物質(zhì)，以達(dá)到改善空氣質(zhì)量、保護(hù)人民身體健康的目標(biāo)。

其優(yōu)勢(shì)有：處理效果符合環(huán)保要求;無(wú)污染;穩(wěn)定，耐沖擊負(fù)荷;維修維護(hù)量少;能耗小、運(yùn)行費(fèi)用低;組裝式池體，便于分期實(shí)施系統(tǒng)中擴(kuò)大規(guī)模時(shí)增加處理容量。主要缺點(diǎn)是：投資高、處理氣體單一、占地面積較大、處理效果不是很穩(wěn)定。

2.6 燃燒法

催化燃燒是廢氣治理中應(yīng)用最廣泛的。某些有害廢氣燃燒后轉(zhuǎn)化成無(wú)污染物質(zhì)。其化學(xué)性質(zhì)是在點(diǎn)火時(shí)添加催化劑使工業(yè)廢氣燃燒分解。通過(guò)化學(xué)反應(yīng)，水和二氧化碳被產(chǎn)生并釋放到空氣中。

催化劑是一種能提高化學(xué)反應(yīng)速率、控制反應(yīng)方向、在反應(yīng)前后本身的化學(xué)性質(zhì)不發(fā)生改變的物質(zhì)。

催化燃燒法處理VOCs的工作原理是在催化劑的作用下，使VOCs廢氣在較低的溫度下轉(zhuǎn)徹底分解，并換成無(wú)害的氣體而得到凈化的一種方法。催化劑是催化燃燒技術(shù)的關(guān)鍵，這種催化劑能夠降低VOCs氧化所需要的活化能，提高反應(yīng)速率，從而能夠在較低溫度下對(duì)廢氣進(jìn)行處理。目前廣泛用于催化燃燒法處理 VOCs 的催化劑主要為貴金屬催化劑如 Pt、Pd、Ru等和金屬氧化物催化劑，如Cu、Gr、Co、Ni等過(guò)渡族金屬氧化物。在應(yīng)用中催化劑通常負(fù)載在載體上參與催化反應(yīng)，常用的載體主要有Al2O3、TiO2、SiO2等具有大比表面積的多孔材料，以便能夠提高貴金屬在載體表面的分散度，增加催化劑的機(jī)械強(qiáng)度和穩(wěn)定性，從而提高催化劑的性能[3]。貴金屬催化劑對(duì)VOCs的分解均具有較高的催化效率，但其來(lái)源少、價(jià)格昂貴，在廢氣治理的大規(guī)模應(yīng)用上有所限制。而其他非貴金屬催化劑則來(lái)源豐富，通過(guò)適當(dāng)?shù)母男曰驌诫s制備復(fù)合催化劑，有利于在廢氣治理中大規(guī)模推廣。

2.7 冷凝法

當(dāng)廢氣冷卻到VOCs露點(diǎn)以下時(shí)即可冷凝成液體并回收，適用于低濃度、組成簡(jiǎn)單、回收率高的揮發(fā)性有機(jī)物。冷凝法具有較高的處理成本，適宜的濃度（>5000ppm），處理效率在50%～85%之間。當(dāng)濃度大于1%時(shí)，回收率可達(dá)90%以上。其他控制技術(shù)，如焚燒、吸附和洗滌常被用作預(yù)處理步驟。

3 VOCs處理技術(shù)建議與思考

3.1 加強(qiáng)源頭優(yōu)化

通過(guò)源頭原材料的替代，從源頭上減少含VOCs原輔材料的使用量，該部分減排潛力巨大。特別是在VOCs排放量最大的涂裝、印刷、膠粘、清洗等工藝過(guò)程中，可以大力推動(dòng)水性及環(huán)保型的涂料、油墨、膠粘劑、清洗劑等環(huán)保型原輔材料的使用。

3.2 過(guò)程控制和無(wú)組織排放控制

加強(qiáng)過(guò)程控制和無(wú)組織排放控制，提升清潔生產(chǎn)技術(shù)水平，工業(yè)園區(qū)、廠(chǎng)區(qū)采用密封生產(chǎn)技術(shù)，提高廢氣收集效率，減少無(wú)組織逸散。

3.3 強(qiáng)化末端治理

強(qiáng)化末端治理是涂裝、印刷、化工、制藥等VOCs排放重點(diǎn)行業(yè)的發(fā)展方向。根據(jù)不同的廢氣成分及特點(diǎn)，針對(duì)性地指定VOCs處理工藝，提高治理效果;逐步完善各處理設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)性能要求，提升總體技術(shù)水平。

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收稿日期：2019-02-22

作者簡(jiǎn)介：郭蕓（1989-），女，漢族，本科學(xué)歷，環(huán)保工程師，研究方向?yàn)閂OCs廢體治理相關(guān)設(shè)計(jì)、投標(biāo)、項(xiàng)目預(yù)算等。