VOC廢氣處理技術(shù)探討

謝銀花(浙江東亞藥業(yè)股份有限公司，浙江 臺州 317108)

0 引言

VOC廢氣是一類污染性較強的氣體，大量排放將造成大氣環(huán)境嚴(yán)重污染，間接影響人類生存環(huán)境，同時VOC廢氣中包含的物質(zhì)大部分都有毒性，若被人體吸入將威脅到人的身體健康，甚至是生命安全，會讓人痛苦不堪。因此，無論是出于環(huán)保考慮還是國民身體健康考慮，國內(nèi)醫(yī)藥化工企業(yè)要重視VOC廢氣處理工作，有必要了解對應(yīng)廢氣處理技術(shù)，再結(jié)合實際條件、需求選擇對應(yīng)技術(shù)去處理VOC廢氣，而為了更了解VOC廢氣處理技術(shù)，就有必要展開相關(guān)研究。

1 VOC廢氣的危害性

1.1 環(huán)境污染性

在醫(yī)藥化工的生產(chǎn)工作中普遍會使用到脂肪族化合物、鹵代烴、芳香族等化學(xué)溶劑，這些溶劑在化學(xué)物質(zhì)性質(zhì)上屬于揮發(fā)性有機化合物，而在生產(chǎn)末端排放的廢氣中會夾帶大量的此類物質(zhì)，這時就產(chǎn)生了VOC 廢氣。VOC 廢氣的排放使得此類物質(zhì)對外揮發(fā)，大部分借助揮發(fā)作用將進(jìn)入大氣環(huán)境，促使大氣環(huán)境被污染，部分功能減弱，甚至喪失部分功能。這種情況下，大氣環(huán)境受污染后的功能性減弱，勢必對人類生存環(huán)境造成影響，說明VOC 廢氣具有比較嚴(yán)重的環(huán)境污染性，對全人類而言都是一種危害[1]。

1.2 致病致死率高

VOC 廢氣中絕大部分物質(zhì)對于人體而言都是有毒的，如果被吸入就會導(dǎo)致人中毒，或者破壞人的神經(jīng)，導(dǎo)致人生病或留下終身損傷，諸如VOC廢氣中的苯類化合物就會導(dǎo)致人體中樞神經(jīng)損傷，促使人出現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)障礙，還會損害人的血液與器官，帶來敗血癥等嚴(yán)重疾病，若情況足夠嚴(yán)重，是可能導(dǎo)致人在短時間內(nèi)死亡的。VOC廢氣的致病、致死率很高，必須得到妥善處理。

2 VOC廢氣的處理技術(shù)分析

2.1 熱破壞法

熱破壞法具有兩種形式，分別為：(1)直接燃燒處理形式，這種形式的熱破壞法是直接用火焰燃燒VOC廢氣，利用高溫破壞VOC物質(zhì)，或者促使物質(zhì)改性為無害物質(zhì)。(2)催化燃燒處理形式，該形式是在直接燃燒處理基礎(chǔ)上，在燃燒的同時加入對應(yīng)催化劑，諸如金屬鹽或者是金屬，這樣能讓燃燒更加充分，能進(jìn)一步加快物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)速度，短時間內(nèi)可完成廢氣處理。兩種熱破壞法形式互有優(yōu)劣，前者應(yīng)用簡便、容易控制，但處理效果相對較弱，后者處理效果則非常優(yōu)秀，在適用條件下處理效果可達(dá)99%以上，而后者的缺陷就在于應(yīng)用復(fù)雜、難以控制，還因為催化劑的大量消耗與催化劑載體(諸如陶瓷就是常用的催化劑載體，)的使用會帶來較大的成本消耗，同時后者催化劑的種類比較少，這一點還有待研究。另外，熱破壞法只適用于濃度較低的VOC廢氣處理中，若濃度較高則不建議使用該方法，而醫(yī)藥化工企業(yè)因為有機溶劑使用量比較高，所以VOC廢氣的濃度較高，這時如果要使用熱破壞法來進(jìn)行廢氣處理，就必須將該方法作為其他方法的輔助，在過程中熱破壞法能夠起到的作用是降低VOC廢氣濃度，可提高后續(xù)方法的使用效率與質(zhì)量，如某醫(yī)藥化工企業(yè)就采用了這種方案，先通過熱破壞法使VOC廢氣濃度降低了43%，后通過生物處理法進(jìn)行了下一步處理，最終排放出的廢氣中VOC的濃度只有初始值的0.3%，處理效果良好[2]。

2.2 生物處理法

生物處理法在VOC廢氣處理中主要能夠轉(zhuǎn)化CO2、H2O物質(zhì)，且處理效果可觀。生物處理法的應(yīng)用流程并不復(fù)雜，大體可以分為三個步驟：(1)設(shè)立蓄水池，將蓄水池作為VOC廢氣排放點，使得VOC廢氣排放之處遇水接觸，這樣VOC廢氣內(nèi)的有機污染物質(zhì)就會在水中迅速溶解；(2)在蓄水池中安防液膜裝置，使得VOC廢氣中溶解的物質(zhì)會集中到液膜上，借助液膜的滲透性，可以逐漸將這些物質(zhì)轉(zhuǎn)移到生物膜上，生物膜上的微生物就會逐步吸收這些物質(zhì)；(3)微生物吸收溶解有機物之后，會通過自身生理代謝促使物質(zhì)被降解，降解后的物質(zhì)就是無害的有機物或無機化合物。生物處理法的優(yōu)點在于處理效果突出、應(yīng)用步驟簡便，缺點在于運維成本高、環(huán)境要求嚴(yán)格，同時適用范圍比較小，不適用于廢氣中VOC物質(zhì)種類過多的條件，因此一般不建議單純使用生物處理法進(jìn)行VOC廢氣處理，可以與其他處理技術(shù)結(jié)合。同理，醫(yī)藥化工企業(yè)的VOC廢氣就包含了多種VOC物質(zhì)，因此不可單獨使用生物處理法，可以參照上文2.1與熱破壞法結(jié)合使用，但也可以與其他方法結(jié)合。

2.3 吸附法

吸附法的工藝最為簡單，主要是在VOC廢氣排放通路上放置活性炭，活性炭具有細(xì)孔結(jié)構(gòu)特征，該特征使得活性炭具有吸附與篩率作用，因此當(dāng)VOC廢氣經(jīng)過通路上活性炭時，廢氣內(nèi)的有機揮發(fā)物質(zhì)就會被吸附在活性炭上，這樣就完成了VOC廢氣處理。同時如果需要進(jìn)一步提高活性炭的處理效果，還可以使用氧化鐵、臭氧技術(shù)對活性炭進(jìn)行處理，這能增強活性炭的吸附作用。吸附法的應(yīng)用具有效果好、效率高、能耗低、安全性高、成本低廉等諸多優(yōu)勢，但缺陷在于為了保障VOC廢氣能與活性炭完全接觸，需要配置較大體積的設(shè)備，避免廢氣在處理前外泄，這會擠占一定的空間，帶來一部分額外成本，且每一塊活性炭在使用了一段時間之后都需要人工更換，這時更換活性炭的人員要承擔(dān)較高的安全風(fēng)險，有可能會吸入殘留的VOC廢氣。在醫(yī)藥化工企業(yè)中吸附法可以單獨使用，目前也確實有很多企業(yè)正在使用該方法，如某企業(yè)通過吸附法處理VOC廢氣，處理效果高達(dá)98%，但值得注意的是，因為吸附法的活性碳更換環(huán)節(jié)有安全風(fēng)險，所以企業(yè)一定要做好防護(hù)要求，并予以防護(hù)管理。

2.4 液體吸收法

液體吸收法是一種綜合性方法，其具有兩個處理步驟，分別為：(1)物理性處理，即參照生物處理法中的蓄水池設(shè)施，在液體吸收法中也要設(shè)置對應(yīng)的蓄水池，隨后將煙氣排放到蓄水池中，利用水溶解VOC廢氣中具有水溶性的揮發(fā)性有機物，溶解后的物質(zhì)將被回收，隨即進(jìn)行解析，去除掉水中有害物質(zhì)即可，其中水就是吸收劑；(2)化學(xué)性處理，即因為VOC廢氣中有一部分揮發(fā)性物質(zhì)不具備水溶性，或者水溶性極差，所以利用水作為吸收劑難以處理此類物質(zhì)，這時就要通過化學(xué)處理方法進(jìn)行清除，例如使用溶劑促使不溶于水的揮發(fā)性有機物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，改性成為無害物質(zhì)或者直接揮發(fā)。液體吸收法的優(yōu)點在于適用面廣，在物理方法與化學(xué)方法的相互作用下，基本上VOC廢氣中任何揮發(fā)性有機物都可以被處理，且處理效果可觀，但該處理方法的缺陷也非常明顯，即成本高、工藝復(fù)雜、工序繁瑣、效率偏低。另外，液體吸收法在一定程度上可以實現(xiàn)物質(zhì)的循環(huán)利用，這一表現(xiàn)主要體現(xiàn)在物理性處理環(huán)節(jié)，即因為水吸收了部分有害物，而部分有害物通過回收、加工可以應(yīng)用于其他領(lǐng)域，所以該方法開發(fā)了VOC廢氣的循環(huán)利用價值，這是該方法的特點。液體吸收法同樣可以在醫(yī)藥化工企業(yè)中使用，其回收得來的物質(zhì)不僅能夠再次應(yīng)用到醫(yī)藥產(chǎn)品生產(chǎn)中，還能供給到其他行業(yè)，給醫(yī)藥化工企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)收益，而因為醫(yī)藥化工企業(yè)VOC廢氣內(nèi)的物質(zhì)較多，所以單獨使用液體吸收法往往會導(dǎo)致工序更加繁瑣，甚至要利用回路反復(fù)處理，面對這種情況還是建議醫(yī)藥化工企業(yè)將液體吸收法與其他方法結(jié)合來使用，而液體吸收法可以在結(jié)合關(guān)系中占主導(dǎo)地位。

2.5 氧化法

氧化法也具有兩種形式，分別為：(1)催化氧化，即催化氧化就是通過催化劑作用，使得VOC廢氣中的揮發(fā)性有機物氧化?？梢钥闯龃呋趸暮诵脑谟诖呋瘎趹?yīng)用中需要慎重選擇催化劑，目前該方法中常用催化劑可以分為貴金屬催化劑、非貴金屬催化劑兩類，其中后者因為成本較低，所以應(yīng)用的比較多，但使用中需要對催化劑進(jìn)行特殊處理，諸如MnO2就是非貴金屬催化劑，應(yīng)用之前需要先與一定比例的粘合劑混合，這樣是為了避免此類催化劑在廢氣處理中中毒而喪失活性。在催化劑正確使用的情況下，催化氧化方法能夠徹底對VOC廢氣進(jìn)行處理；(2)熱氧化法，即該方法主要利用相關(guān)熱力設(shè)備讓VOC廢氣氧化，相關(guān)熱力設(shè)備中比較常見的有氣體焚燒爐等，應(yīng)用中利用天然氣等助燃?xì)馓岣邷囟?，隨后進(jìn)行二段燃燒，前一段為混合燃燒，目的是讓催化劑與揮發(fā)性有機物質(zhì)充分混合，第二段為最終焚燒，能夠去除廢氣中的有害物質(zhì)。氧化法的使用優(yōu)點在處理效果好，缺點在于成本高、適用范圍取決于催化劑種類，且能耗較大。氧化法可單獨應(yīng)用于醫(yī)藥化工企業(yè)的VOC廢氣處理中，但企業(yè)必須考慮自身經(jīng)濟(jì)條件，原因在于醫(yī)藥化工企業(yè)VOC廢氣濃度高、有機物質(zhì)種類多，若使用氧化法就需要使用大量、多種催化劑，且過程中存在較大的催化劑損耗，因此醫(yī)藥化工企業(yè)使用氧化法需要承擔(dān)的成本比其他行業(yè)更高，這一點必須慎重考慮。

3 結(jié)語

綜上，VOC廢氣危害性較高，因此醫(yī)藥化工企業(yè)必須進(jìn)行嚴(yán)格處理。采用文中提出的五項處理技術(shù)，醫(yī)藥化工企業(yè)可以根據(jù)實際需求進(jìn)行技術(shù)選型，選擇處理效果高，且企業(yè)本身可以承擔(dān)的處理技術(shù)即可。