揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)發(fā)展探究

（中鋁山西新材料有限公司，山西河津 043304）

0.引言

社會經(jīng)濟(jì)建設(shè)中，揮發(fā)性有機(jī)廢氣屬于常見污染物質(zhì)，對周圍環(huán)境質(zhì)量、動植物生存會造成較為直接的影響。為加強(qiáng)環(huán)境保護(hù)，我國環(huán)境治理、污染防控事業(yè)的不斷推進(jìn)，各類治理技術(shù)被應(yīng)用在揮發(fā)性有機(jī)廢氣的處理中，但是為確保相關(guān)污染物質(zhì)凈化、分解的有效性，還需基于各類治理工藝，制定更具綜合性、針對性的治理方案。

1.揮發(fā)性有機(jī)廢氣的相關(guān)定義

化工領(lǐng)域中，揮發(fā)性有機(jī)廢氣通常可用VOCs表示。其基本定義是在正常氣壓條件下，大氣環(huán)境中沸點(diǎn)超過260℃，并且以氣態(tài)形式存在的有機(jī)化合物。化工、石油行業(yè)發(fā)展中，其生產(chǎn)活動中所排出的ArOH、芳香烴、酮、酯、胺、醚等污染物質(zhì)均屬于揮發(fā)性有機(jī)廢氣。并且由于揮發(fā)性有機(jī)廢氣成分復(fù)雜、種類多，與空氣接觸后出現(xiàn)消散的情況，使得該類污染物質(zhì)的治理難度增加。不僅如此，揮發(fā)性有機(jī)廢氣的本質(zhì)屬于毒性氣體，燃點(diǎn)低，其存在本身會伴有自燃、爆炸風(fēng)險，甚至?xí)T發(fā)光化學(xué)煙霧，危及周邊生物生存安全[1]。因此，應(yīng)積極推進(jìn)揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理工作，消除其對大氣環(huán)境造成的危害性。

2.大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)廢氣的危害性分析

揮發(fā)性有機(jī)廢氣會對大氣環(huán)境造成不可預(yù)估的損傷，具體可體現(xiàn)在以下內(nèi)容中。首先，揮發(fā)性有機(jī)廢氣會造成環(huán)境污染，繼而阻礙動植物生長，比如工業(yè)生產(chǎn)活動中所產(chǎn)生的二氧化硫、光化學(xué)煙霧、氟化物等揮發(fā)性廢氣，會在植物生長過程中，導(dǎo)致植物枯黃、死亡，造成農(nóng)作物生產(chǎn)量減少、植物光合作用受阻、凈化功能減弱等不利影響。其次，揮發(fā)性有機(jī)廢氣同樣會危及到人類健康。VOCs在與陽光接觸后，會受光照射影響而與氯離子反應(yīng)，從而轉(zhuǎn)變?yōu)楣饣瘜W(xué)煙霧，損傷人類呼吸系統(tǒng)、眼部健康。另外，VOCs中含有的硫化物會誘發(fā)癌變，使人類生存面臨較大風(fēng)險，甚至?xí){到胎兒正常發(fā)育、健康生長。最后，大氣環(huán)境中，揮發(fā)性有機(jī)廢氣的產(chǎn)生會使氣候條件產(chǎn)生異常，造成嚴(yán)重的大氣污染，損傷臭氧層，引起酸雨，加劇全球變暖[2]。

3.揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)的發(fā)展與實踐

3.1 發(fā)展現(xiàn)狀

隨著揮發(fā)性有機(jī)廢氣危害性的凸顯，其治理技術(shù)研發(fā)工作不斷開展，目前，國內(nèi)外揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)的發(fā)展速度不斷提升，而回收、分解是治理揮發(fā)性有機(jī)氣體的主要方式。其中揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)中的回收工藝，是基于揮發(fā)性有機(jī)物的物理反應(yīng)，對化工產(chǎn)業(yè)所排放的VOCs進(jìn)行過濾、凈化、吸收，具體治理工藝包括吸附治理技術(shù)、冷凝治理技術(shù)。與此同時，揮發(fā)性有機(jī)廢氣在治理時，同樣可在等離子體、催化燃燒、生物處理等治理技術(shù)實踐中，將VOCs轉(zhuǎn)化為無毒無害物質(zhì)。

3.2 具體實踐

（1）生物處理技術(shù)。揮發(fā)性有機(jī)污染物的生物處理中，具體可應(yīng)用的治理工藝包括生物洗滌、膜生物、生物滴濾、活性污泥等方法[3]。在此期間，生物處理技術(shù)治理VOCs的主要原理是在揮發(fā)性有機(jī)物氣體經(jīng)過生物膜、氣液穿進(jìn)微生物懸液后，該物質(zhì)會與氧氣產(chǎn)生反應(yīng)，隨后分解為水、硫酸鹽、二氧化碳、硝酸鹽、菌體等物質(zhì)，使原有的有機(jī)化合物的主要成分轉(zhuǎn)變?yōu)闊o機(jī)物質(zhì)，最終起到凈化VOCs的作用。以生物滴濾治理技術(shù)為例，生物處理技術(shù)中，生物滴濾是將惰性物質(zhì)作為過濾床層填料。相較于傳統(tǒng)過濾工藝，惰性物質(zhì)可有效減少床層對VOCs穿過的阻力，使帶有VOCs的液體、氣體進(jìn)入填充層。同時在營養(yǎng)物質(zhì)濃度、酸堿度等工藝參數(shù)的調(diào)整中，增加一定體積內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)廢氣過濾層的生物量，更為有效的凈化高負(fù)荷VOCs廢氣。另外，生物滴濾治理技術(shù)可結(jié)合VOCs廢氣產(chǎn)酸特點(diǎn)，利用生物降解功能將廢氣中酸性代謝物清除。現(xiàn)階段，適用于生物滴濾治理技術(shù)的VOCs廢氣有單環(huán)芳烴、烯烴、烷烴、酮、醇等有機(jī)污染物[4]。

（2）吸附治理技術(shù)。吸附治理技術(shù)在揮發(fā)性有機(jī)廢氣的處理中應(yīng)用尤為廣泛，常用吸附工藝有變壓吸附、變溫吸附兩種。其一，變溫吸附。治理VOCs廢氣時，變溫吸附是基于吸附劑吸附量會與溫度成反比關(guān)系的特點(diǎn)，將VOCs集中到常溫條件下進(jìn)行處理，使其在溫度增高后與吸附劑共同吸熱、脫附?；钚蕴渴亲儨匚焦に囍谐Ｓ玫奈絼谥卫鞻OCs廢氣時，活性炭會在升溫后在熱氣體、水蒸氣作用下脫附。通常情況下，活性炭脫附溫度為110℃～220℃，脫附過程中活性炭會吸附VOCs廢氣，分別利用水蒸氣和熱氣體脫附、回收廢氣中的芳香族有機(jī)物、碳?xì)浠衔?、其他污染物質(zhì)[5]。其二，變壓吸附。熱源條件、恒溫條件下，相關(guān)人員可在通過吸附系統(tǒng)壓力的調(diào)整，使得吸附物質(zhì)在壓力作用下對VOCs廢氣進(jìn)行循環(huán)脫附。具體操作過程中，吸附系統(tǒng)內(nèi)壓力超過1kPa后，設(shè)備內(nèi)真空度會明顯增加，從而保證吸附劑對VOCs廢氣的吸附效果。

（3）催化燃燒技術(shù)。催化燃燒技術(shù)是基于傳統(tǒng)燃燒治理技術(shù)，應(yīng)用帶有催化劑的焚燒爐治理揮發(fā)性有機(jī)物。在處理VOCs過程中，相關(guān)人員會將具有分解性質(zhì)的催化劑加入焚燒設(shè)備，使VOCs中的有機(jī)污染物質(zhì)可以更為徹底的分解。化工生產(chǎn)中，催化燃燒法的關(guān)鍵在于降低各類揮發(fā)性有機(jī)污染物的燃點(diǎn)，使其在焚燒爐內(nèi)快速分解為無機(jī)物質(zhì)?，F(xiàn)階段，催化燃燒法是揮發(fā)性有機(jī)物廢氣治理技術(shù)中發(fā)展較為迅速的工藝之一，并且此種治理工藝可結(jié)合VOCs廢氣特點(diǎn)，靈活選用催化劑，使廢氣催化燃燒。比如在治理含有丙醇、乙烷、苯的揮發(fā)性有機(jī)廢氣時，可選擇Au/TiOxNy、Pb/H- Beta等催化劑，提升催化焚燒設(shè)備對VOCs廢氣的催化效率。同時可在廢氣燃燒后，二次凈化、回收有害氣體，減少揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理中的資源消耗。

（4）冷凝及等離子體技術(shù)。等離子體、冷凝治理技術(shù)，在揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理中有著不可忽視的實踐價值。其中冷凝技術(shù)凈化、回收、分解揮發(fā)性有機(jī)廢氣時，其基本原理是通過冷凝手段，使廢氣溫度降低，使VOCs廢氣中各成分凝結(jié)后轉(zhuǎn)化為液態(tài)，隨后將分解后的各物質(zhì)進(jìn)行回收。對于高濃度、組分單一的VOCs廢氣廢氣，冷凝治理技術(shù)的應(yīng)用有著尤為明顯，回收效率為85%～90%。比如在治理濃度為5000ppm～800ppm的VOCs廢氣時，冷凝治理技術(shù)可有效分解揮發(fā)性有機(jī)物，并配合洗滌、吸附等基礎(chǔ)性治理工藝，確保揮發(fā)性有機(jī)物的治理效果。等離子體治理技術(shù)是通過建立等離子體場，使離子、分子、激發(fā)態(tài)原子、電子、自由基等活性物種匯集，之后可將一定范圍內(nèi)的揮發(fā)性有機(jī)廢氣進(jìn)行分解。在治理室內(nèi)空氣、低濃度揮發(fā)性有機(jī)氣體時，等離子體治理技術(shù)實踐價值明顯，可低溫去除VOCs廢氣，且治理過程中能耗低。

4.結(jié)語

為提升生態(tài)文明建設(shè)水平，實現(xiàn)工業(yè)文明健康發(fā)展的基本目標(biāo)，揮發(fā)性有機(jī)廢氣的高效治理迫在眉睫。但由于揮發(fā)性有機(jī)廢氣類型多樣、內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且各類廢氣濃度不一、性質(zhì)特殊，整體治理難度較大。為此，在應(yīng)用生物處理、臭氧氧化、吸附等治理技術(shù)時，還應(yīng)通過更為具體的治理方案，完善揮發(fā)性有機(jī)廢氣處理流程，減少該類污染物質(zhì)對大氣環(huán)境造成的危害。