化工企業(yè)有機(jī)廢氣治理技術(shù)研究

田 莊

(棗莊職業(yè)學(xué)院,山東 棗莊 277800)

引 言

近年來，隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)持續(xù)繁榮和外貿(mào)出口逐年增長，化工企業(yè)生產(chǎn)的工業(yè)制品和消費(fèi)制品的基礎(chǔ)原料呈現(xiàn)擴(kuò)增走勢[1]。由此產(chǎn)生的有機(jī)廢氣種類更加復(fù)雜，廢氣產(chǎn)量規(guī)模更加龐大，解決起來更加棘手。一方面中國的發(fā)展需要環(huán)境保護(hù)；另一方面為了改善國民生活，提高國民生活質(zhì)量，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，發(fā)展化工企業(yè)建設(shè)是必要的。如何在矛盾與現(xiàn)實(shí)中尋求一個合理的平衡處理方式，加速推進(jìn)化工企業(yè)的有機(jī)廢氣治理技術(shù)因時制宜、合理運(yùn)用和升級換代成為關(guān)鍵。

1 化工有機(jī)廢氣綜述

化工有機(jī)廢氣是指化工企業(yè)在工業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的含有有機(jī)物的氣體。隨著國內(nèi)化工企業(yè)向高端自動化方向發(fā)展，生產(chǎn)過程中所生成的有機(jī)氣體成分更加復(fù)雜?；て髽I(yè)生產(chǎn)的有機(jī)廢氣中還包括其它無機(jī)物和大分子顆粒，如何進(jìn)行物質(zhì)分離以及防止有機(jī)廢氣中的物質(zhì)發(fā)生二次反應(yīng)進(jìn)一步加大了有機(jī)污染物治理的難度。化工企業(yè)生產(chǎn)的有機(jī)廢氣在種類上主要有甲醛、乙酸、二甲苯、丙酮、乙醇、甲烷等有機(jī)物質(zhì)，其中酸類物質(zhì)易與空氣結(jié)合形成具有腐蝕性的酸雨；醇類和烴類物質(zhì)易燃易爆；醛類物質(zhì)，尤其是其中甲醛具有嚴(yán)重的致癌性，一旦擴(kuò)散開來，將造成嚴(yán)重的生態(tài)安全事故[2]。這些有機(jī)廢氣物質(zhì)危害性不是單一的，它們以及它們的衍生物在多個方面具有危害性。例如，苯并芘類多環(huán)芳烴具有難分解性，存在自然環(huán)境降解困難，會長期依附在動植物身上產(chǎn)生基因變異造成生態(tài)環(huán)境破壞，同時該物質(zhì)會導(dǎo)致周圍生活居民身體發(fā)生癌變，患上不治之癥。近年來，國內(nèi)化工企業(yè)增多，有機(jī)廢氣排放量得到同步提升，有機(jī)廢氣粗放式排放既是一種對環(huán)境破壞的表現(xiàn)，又是對資源的浪費(fèi)。如何利用有機(jī)廢氣資源，進(jìn)行廢物再利用，提高工廠能源利用率消耗也逐漸成為有機(jī)廢氣治理的研究新方向。

2 化工有機(jī)廢氣治理方法

化工有機(jī)廢氣治理方法在學(xué)科應(yīng)用上具有多樣性、交叉性、融合性的特征，目前主要利用物理方法、化學(xué)方法、生物方法。在實(shí)際應(yīng)用中，既有單學(xué)科方法的實(shí)際應(yīng)用，又有多學(xué)科方法協(xié)同高效的綜合應(yīng)用。無論是哪種方法，自身都具有一定的適用性，化工企業(yè)應(yīng)該根據(jù)自身?xiàng)l件合理評估進(jìn)行選擇，做到生產(chǎn)效益最大化和有機(jī)廢氣處理的有效性。

2.1 物理方法應(yīng)用層面

運(yùn)用物理方式進(jìn)行有害物處理的方法主要有吸附法和過濾法。吸附法在物理應(yīng)用層面較為廣泛，根據(jù)吸附材料的吸附特性而建立起的方法。為了提取吸附材料里的有機(jī)物質(zhì)和重復(fù)利用吸附材料，衍生了新的吸附工藝技術(shù)，主要包括吸附回收技術(shù)、吸附濃縮技術(shù)、活性炭吸附集中再生技術(shù)、活性炭吸附回收的溶劑集中提純技術(shù)[3]。吸附回收技術(shù)和濃縮技術(shù)主要是為了回收和提純相關(guān)吸附溶劑。溶劑消耗量較大，進(jìn)行一定回收再利用能夠減少生產(chǎn)成本?；钚蕴渴且环N優(yōu)良的吸附材料，相比以分子篩為材料的旋轉(zhuǎn)式吸附技術(shù)而言，活性炭吸附具有價格便宜，應(yīng)用準(zhǔn)入門檻低，吸附能力較強(qiáng)的優(yōu)勢。雖然活性炭成本相對低廉，但是如果應(yīng)用于大規(guī)模廢氣治理，對于企業(yè)而言也是不可忽略的成本。同時中小企業(yè)自身也缺少對活性炭進(jìn)行二次利用的技術(shù)。為了降低中小企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營成本，提高中小企業(yè)對有機(jī)廢氣治理的積極性，政府應(yīng)出面引導(dǎo)建立活性炭吸附集中再生和其溶劑集中提純的生產(chǎn)基地。過濾法目前主要利用玻璃纖維對粒徑不大的顆粒物進(jìn)行過濾，主要減少廢氣排放過程中產(chǎn)生的煙霧顆粒。吸附法和過濾法受限于材料上的局限性，應(yīng)用范圍需根據(jù)排放的有機(jī)廢氣特性進(jìn)行適當(dāng)選擇。

2.2 化學(xué)方法應(yīng)用層面

化學(xué)方法的應(yīng)用上較為靈活多變，一般催化法應(yīng)用較為普遍。利用催發(fā)劑將廢氣進(jìn)行迅速的燃燒處理，產(chǎn)物是對環(huán)境無害的二氧化碳和水。催化燃燒反應(yīng)需要物理層面的吸附技術(shù)，將有機(jī)廢氣吸附入催化室中，利用催化劑耐高溫、活性高的特性，將廢氣進(jìn)行燃燒化學(xué)反應(yīng)[4]。催化技術(shù)在不同的應(yīng)用場合選擇也不一樣，催化劑類型多樣，應(yīng)該根據(jù)實(shí)際排放物成分進(jìn)行合理選擇。隨著對催化劑研究探索的不斷深入，各類催化劑的性能和種類得到了質(zhì)與量的提升，進(jìn)而加大了催化燃燒技術(shù)在市場上的大規(guī)模商用。催化燃燒技術(shù)由于對有機(jī)廢氣處理具有處理效率高、處理規(guī)模量大的特點(diǎn)，目前是大型化工企業(yè)應(yīng)用最多的有機(jī)廢氣處理方式?，F(xiàn)階段，隨著新生技術(shù)的研發(fā)，放電分解法也逐步興起。放電分解法利用高壓放電過程形成的高能電子沖擊破壞碳?xì)溟g形成的各種化學(xué)鍵，同時通過相關(guān)化學(xué)置換反應(yīng)，將有機(jī)化合物轉(zhuǎn)換為無害的無機(jī)化合物，達(dá)到對有機(jī)廢氣的無害化處理[5]?；瘜W(xué)轉(zhuǎn)換方式多樣，轉(zhuǎn)換方式較之物理方式更加復(fù)雜，但是化學(xué)方法處理有機(jī)廢氣更為高效與徹底。

2.3 生物方法應(yīng)用層面

生物方法早期主要用于有機(jī)廢氣脫臭處理，只能在低濃度廢氣排放中進(jìn)行處理。生物方法應(yīng)用主要以微生物分解為主，生物方法應(yīng)用具有一定綠色環(huán)保性，相比物理方法和化學(xué)方法適用范圍相對較小，處理效率較慢，但是隨著生物技術(shù)的進(jìn)步，生物方法的普適性得到了提高，應(yīng)用范圍得到了提升。有機(jī)廢氣中其它混合物部分可溶于水，利用細(xì)菌、真菌、單細(xì)胞體生物對其結(jié)構(gòu)的分解性進(jìn)行無害無毒化處理。對于有機(jī)廢氣不溶于水的部分，可以采用真空技術(shù)或者選擇其它溶劑的方式進(jìn)行微生物降解。

3 化工企業(yè)有機(jī)廢氣治理的解決方法改革

在理論層面上，物理方法、化學(xué)方法和生物方法的綜合結(jié)合是完全能夠解決化工企業(yè)的有機(jī)廢氣無害無毒化管控的。但是在實(shí)際調(diào)研中我們發(fā)現(xiàn)，依舊有很多化工企業(yè)簡單粗放處理有機(jī)廢氣然后排入大氣層中。加強(qiáng)對化工企業(yè)的管理并協(xié)助化工企業(yè)解決自身節(jié)能減排遇到的痛點(diǎn)和難點(diǎn)，是對化工有機(jī)廢氣治理改革的關(guān)鍵之舉。

3.1 有機(jī)廢氣處理設(shè)備技術(shù)更新

化工有機(jī)廢氣處理設(shè)備是處理化工企業(yè)有機(jī)廢氣的關(guān)鍵載體。無論是物理方法、化學(xué)方法還是生物方法，都需要一定反應(yīng)設(shè)備。政府應(yīng)該扶持一批專注于研究和生產(chǎn)有機(jī)廢氣處理設(shè)備的新型技術(shù)企業(yè)，加快研發(fā)適用于前沿技術(shù)的化工有機(jī)廢氣處理設(shè)備和升級改造老舊高能耗低效率的處理設(shè)備。現(xiàn)如今，有機(jī)廢氣處理裝置進(jìn)口產(chǎn)品依然占比較大份額。國內(nèi)沒有形成大規(guī)模統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，這就導(dǎo)致了化工企業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用化工處理設(shè)備不對口，影響處理效率，進(jìn)而降低了企業(yè)的積極性。政府扶持一批設(shè)備制造商，就是為了打斷國外在這方面的壟斷，提高國內(nèi)競爭力，只有化工有機(jī)廢氣處理設(shè)備的價格降下來了，各類中小化工企業(yè)才有能力大規(guī)模使用先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行治污，去污。要想實(shí)現(xiàn)化工有機(jī)污染氣體全面得到治理的效果，加快設(shè)備研發(fā)和升級換代，降低凈化設(shè)備費(fèi)用是解決有機(jī)氣體污染的關(guān)鍵問題。

3.2 加強(qiáng)對化工企業(yè)有機(jī)廢氣排放的監(jiān)管

大型化工企業(yè)自身有足夠經(jīng)濟(jì)實(shí)力進(jìn)行有機(jī)廢氣處理，政府應(yīng)該加強(qiáng)監(jiān)管力度，防范大型企業(yè)為了節(jié)省成本提升盈利能力而進(jìn)行的偷排有機(jī)廢氣的行為。一旦發(fā)現(xiàn)要加大處罰力度給中小化工企業(yè)一個明確信息，無論是哪家企業(yè)，只要以身試法，后果必然是嚴(yán)重的。政府應(yīng)該甄別企業(yè)在治理有機(jī)廢氣的能力，對于一些困難弱小的化工企業(yè)，可以適當(dāng)給予一定環(huán)保補(bǔ)貼，積極引導(dǎo)中小企業(yè)走向環(huán)保建設(shè)的道路。讓市場對國家政策戰(zhàn)略有敬畏之心，讓企業(yè)提高環(huán)保意識。

4 化工企業(yè)有害廢氣治理發(fā)展趨勢

化工有機(jī)廢氣治理正隨著新一輪技術(shù)變革進(jìn)行新的資源配置和結(jié)構(gòu)調(diào)整，化工有機(jī)廢氣治理在未來會注重資源的循環(huán)運(yùn)用，科學(xué)的組合流程工藝，新技術(shù)將在減排應(yīng)用上進(jìn)行革新。

4.1 廢氣循環(huán)運(yùn)用

廢氣中的物質(zhì)只是因?yàn)樯a(chǎn)活動不需要才被定義為廢料，化工有機(jī)廢氣成分組成上有很大一部分可以轉(zhuǎn)換為其它物質(zhì)形成經(jīng)濟(jì)效益。廢氣的循環(huán)運(yùn)用一舉兩得，既降低了對生態(tài)環(huán)境的影響也帶來了經(jīng)濟(jì)效益。在未來，有機(jī)廢氣的治理將同時注重處理和回收，將有害的轉(zhuǎn)換為無害的，將無害的多次重復(fù)利用。

4.2 科學(xué)組合流程工藝

化工企業(yè)正趨于精細(xì)化方向發(fā)展，生產(chǎn)過程排放的有機(jī)廢氣組合成分也日趨復(fù)雜。合理規(guī)劃分批次去除廢料物質(zhì)將會提升處理效率，增加企業(yè)利潤。

4.3 源頭上降低有機(jī)物廢氣的產(chǎn)生

有機(jī)物廢氣的產(chǎn)生是不可避免的，但是隨著新技術(shù)的發(fā)展，各種材料復(fù)合技術(shù)、化工冶煉技術(shù)，計(jì)算機(jī)虛擬仿真技術(shù)的進(jìn)步，企業(yè)生產(chǎn)從選材開始就應(yīng)著重關(guān)注有機(jī)廢料的產(chǎn)生情況，運(yùn)用計(jì)算機(jī)虛擬仿真計(jì)算有機(jī)物廢氣產(chǎn)生量，改進(jìn)的生產(chǎn)工藝、優(yōu)化原材料。從而在源頭上減少有機(jī)物廢氣種類和總量。

5 結(jié)語

概述了化工企業(yè)有機(jī)廢氣治理的相關(guān)技術(shù)，展望了未來化工有機(jī)廢氣處理的發(fā)展趨勢。通過對目前化工企業(yè)有機(jī)廢料治理技術(shù)的剖析，以此為化工行業(yè)治污能力提升給予參考價值。