大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機廢氣治理技術(shù)

摘要：在社會生產(chǎn)生活過程中會產(chǎn)生大量的揮發(fā)性有機廢氣（VOCs），這些廢氣如果不經(jīng)處理直接排放在大氣環(huán)境中，長期的積累會對大氣環(huán)境造成極大的破壞，形成極端天氣，或者是引發(fā)溫室效應(yīng)。因此，揮發(fā)性有機廢氣的治理非常重要，而治理技術(shù)的運用則是其中的重中之重，本文針對治理技術(shù)中的吸附技術(shù)、冷凝技術(shù)、生物技術(shù)、燃燒技術(shù)等進行了論述，以期作為大氣環(huán)境揮發(fā)性有機廢氣治理中的參考。

關(guān)鍵詞：大氣環(huán)境? 有機廢氣? 廢氣治理? 揮發(fā)性有機廢氣

Abstract： In the process of social production and life， a large amount of volatile organic waste gas （VOCs） will be produced. If these waste gases are directly discharged into the atmosphere without treatment， long-term accumulation will cause great damage to the atmosphere， form extreme weather， or cause the greenhouse effect. Therefore， the treatment of volatile organic waste gas is very important， and the application of treatment technology is the top priority. This paper discusses the adsorption technology， condensation technology， biotechnology and combustion technology in the treatment technology， in order to serve as a reference in the treatment of volatile organic waste gas in atmospheric environment.

Key Words： Atmospheric environment; Organic waste gas; Waste gas treatment; Volatile organic waste gas

揮發(fā)性有機廢氣種類較多，成分非常復(fù)雜，對于大氣環(huán)境和人的身體健康都有著較大的傷害。大氣環(huán)境作為人類賴以生存的基礎(chǔ)，進行VOCs治理技術(shù)的研究分析非常的必要且重要。從VOCs的來源來看，主要是工業(yè)生產(chǎn)與汽車尾氣，應(yīng)加強VOCs產(chǎn)生源頭的整治，并加強產(chǎn)生過程的管理，從源頭盡量減少VOCs的排放量。在末端治理方面，需根據(jù)VOCs的實際情況，選擇相應(yīng)的治理技術(shù)，像生物技術(shù)、燃燒技術(shù)、吸附技術(shù)等，通過技術(shù)合理的選用，以達到提高VOCs清除率的目的[1]。

1? 揮發(fā)性有機廢氣的來源與危害

1.1主要來源

一是工業(yè)生產(chǎn)，在能源開采、煤炭加工、制藥、農(nóng)藥等工業(yè)生產(chǎn)中，會向空氣環(huán)境中排放大量的污染性物質(zhì)，這些物質(zhì)中就包含了VOCs，其含有眾多的有害物質(zhì)，像苯、多環(huán)芳烴、芳香胺等，對人體的健康危害極大;二是交通運輸，主要是指汽車尾氣，目前汽車總量持續(xù)增加，而汽車的動力主要來源于燃油，在消耗燃油過程中產(chǎn)生尾氣，其中含有上百種的化合物，包括了固體懸浮顆粒，吸附能力較強，可進入人體肺部，還有一氧化碳、氮氧化物、碳氫化合物、鉛、二氧化硫等，其中的VOCs對于大氣環(huán)境的危害極大。

1.2 主要危害

1.2.1 室內(nèi)危害

VOCs對于人的身體危害極大，當(dāng)室內(nèi)環(huán)境中該氣體含量超出標(biāo)準(zhǔn)后，該氣體經(jīng)過呼吸系統(tǒng)、皮膚進入人體內(nèi)部，會對呼吸系統(tǒng)與神經(jīng)系統(tǒng)造成損害，甚至有致癌的風(fēng)險，輕度表現(xiàn)是頭痛、惡心、乏力，嚴重的話會引起昏迷與抽搐。

1.2.2 室外危害

當(dāng)大氣環(huán)境中VOCs含量超標(biāo)，直接導(dǎo)致大氣環(huán)境的污染，產(chǎn)生的破壞力極大。一是空氣質(zhì)量變差，有引起光化學(xué)煙霧的可能;二是部分有機廢氣有毒，含有致癌物，人處于大氣環(huán)境下，有害物質(zhì)在體內(nèi)逐漸積累，危害人們的身體健康;三是在有機廢氣中存在著氟化物與硫氧化合物，這類物質(zhì)在大氣環(huán)境中達到一定的濃度后，降下酸雨，酸化土壤與水源，影響地表植物的生長;三是VOCs中固體顆粒物質(zhì)較多，其懸浮在大氣環(huán)境中，導(dǎo)致空氣渾濁，阻礙陽光照射，不利于地表植物的生長，而且顆粒促進水汽凝結(jié)，直接增加降雨量。此外，大氣環(huán)境中二氧化碳含量過高，會引發(fā)溫室效應(yīng)，導(dǎo)致冰川融化、海平面上升，以及形成拉尼娜現(xiàn)象、厄爾尼諾現(xiàn)象等[2]。

2? 源頭治理與過程管理

2.1 源頭治理

2.1.1 加強工業(yè)生產(chǎn)治理

工業(yè)生產(chǎn)作為VOCs產(chǎn)生的源頭，其需要嚴格執(zhí)行我國節(jié)能減排工作的各項要求，積極進行生產(chǎn)技術(shù)的改進與升級，加大清潔生產(chǎn)技術(shù)上的資金投入，并加大技術(shù)研發(fā)力度，最大程度上提高原材料的利用率。按照國家廢氣排放的標(biāo)準(zhǔn)，運用高新技術(shù)優(yōu)化生產(chǎn)過程，不但要實現(xiàn)自身的降耗減排，還要生產(chǎn)出環(huán)保型的產(chǎn)品，減少產(chǎn)品使用過程中VOCs的排放量。此外，應(yīng)加強生產(chǎn)設(shè)施的管理，盡量避免生產(chǎn)管線、運輸裝置、存儲設(shè)備等出現(xiàn)泄露問題，從源頭上進行廢氣的有效治理。

2.1.2 加強監(jiān)測

政府生態(tài)環(huán)境部門要切實履行自身的監(jiān)管與指導(dǎo)職責(zé)，尤其是要加強重點廢氣排放單位的監(jiān)測。目前針對VOCs排放量高的幾個行業(yè)，執(zhí)行的是“一企一策”，督促企業(yè)進行技術(shù)改造與轉(zhuǎn)型，按照國家廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，進行不符合要求廢氣處理設(shè)施的技術(shù)升級，盡量減少企業(yè)的廢氣排放量，在該政策實施一段時間后，廢氣減排效果明顯。相關(guān)的監(jiān)管部門，還需做好有機廢氣監(jiān)測設(shè)備、治理設(shè)備、監(jiān)測設(shè)施等的日常維護，保證其監(jiān)測功能的穩(wěn)定性，確保監(jiān)測工作的質(zhì)效[3]。

2.2 過程管理

第一，加強宣傳與引導(dǎo)工作，指導(dǎo)企業(yè)進行減排的技術(shù)升級改造，強化企業(yè)的環(huán)境保護意識，使其擔(dān)負起大氣環(huán)境保護的重任，并鼓勵企業(yè)引進先進的清潔生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備，促使其意識轉(zhuǎn)化為積極的行動;第二，加強廢氣治理培訓(xùn)，由相關(guān)的政府部門為主導(dǎo)，針對有機廢氣治理組織召開企業(yè)培訓(xùn)會議，學(xué)習(xí)具有代表性的治理案例，鼓勵企業(yè)之間經(jīng)驗交流，從大氣環(huán)境保護的大局入手，進行有機廢氣治理工作的規(guī)劃部署;第三，企業(yè)自身加強管理，對整個生產(chǎn)過程進行細致的排查，深入分析生產(chǎn)中有機廢氣的來源，根據(jù)問題的出處進行技術(shù)改造，規(guī)避有機廢氣排放風(fēng)險，從排放的源頭強化治理力度，最大限度降低生產(chǎn)源頭的VOCs排放量[4]。

3 揮發(fā)性有機廢氣末端治理技術(shù)分析

3.1 回收技術(shù)

3.1.1 吸附技術(shù)

吸附技術(shù)的吸附劑主要是活性炭，借助其微孔結(jié)構(gòu)吸附VOCs中的有害物質(zhì)，實現(xiàn)有機廢氣的凈化。吸附技術(shù)在實際的應(yīng)用中，建設(shè)兩套吸附塔，比如塔A與塔B，有機廢氣進入塔A后，塔A吸附至飽和狀態(tài)，經(jīng)過初步處理的廢氣進入塔B，再次進行廢氣吸附處理，此時塔A進行脫附，實現(xiàn)吸附介質(zhì)的再生，經(jīng)過塔B處理的廢氣再次進入塔A，塔B則開始脫附和再生，如此循環(huán)交替吸附，完成有機廢氣的凈化與處理，具體工藝參數(shù)如表1。活性炭具有非常好的吸附能力，通過脫附操作可以實現(xiàn)再生，進行循環(huán)利用。脫附后的有害物質(zhì)進行催化燃燒處理，生成對大氣環(huán)境無害的物質(zhì)。此外，活性炭在多次吸附、再生過程中，吸附能力會持續(xù)下降，需要密切關(guān)注活性炭的吸附水平，當(dāng)發(fā)現(xiàn)吸附性較差時要立即進行換新，替換下的活性炭上附著一定的有害物質(zhì)，需交給專業(yè)的單位進行處置[5]。

3.1.2冷凝技術(shù)

冷凝技術(shù)主要采取的是降溫處理措施，針對的是蒸汽形式的VOCs。該技術(shù)的應(yīng)用要點是需要維持蒸汽的濃度，然后使用冷凝技術(shù)強行降低蒸汽的溫度，使其氣壓值低于VOCs中的其他組分，促使其他組分轉(zhuǎn)化為液體，從而實現(xiàn)VOCs的分離。在冷凝技術(shù)實際的應(yīng)用中，通常是先將VOCs進行冷卻處理，然后進行壓縮增加VOCs的壓力值，以提高冷凝處理的效果。

3.2生物技術(shù)

生物技術(shù)主要利用的是生物降解原理，借助微生物進行VOCs的處理。微生物生存能力強，具有在VOCs中生存的適應(yīng)性，微生物以VOCs中的有機物為養(yǎng)料，吸收之后進行新陳代謝，生成水和二氧化碳，進而完成有害物質(zhì)向無害物質(zhì)的轉(zhuǎn)化。生物技術(shù)在VOCs治理中，對環(huán)境無影響，治理技術(shù)操作難度較低且無二次污染，使其在VOCs治理中有著巨大的優(yōu)勢，在低濃度、惡臭治理中運用較為普遍。在使用生物技術(shù)治理VOCs時，需要將VOCs由氣相轉(zhuǎn)換為液相，微生物才可進行VOCs的吸收[6]。所以該技術(shù)在治理中涉及到了VOCs與填料的碰撞，工藝控制的關(guān)鍵指標(biāo)包含了填料的溫度、空塔停留時間、系統(tǒng)濕度等，具體詳見表2。

3.3燃燒技術(shù)

VOCs比較容易燃燒，通過燃燒氧化進行VOCs的分解，生成無機小分子，清除效率達到了95%以上。該技術(shù)是將VOCs放入高溫裝置中，對VOCs進行燃燒氧化，形成氧化物完成VOCs的處理。在實際的應(yīng)用中，需根據(jù)VOCs濃度的不同選擇相應(yīng)的燃燒技術(shù)，目前使用的燃燒技術(shù)主要有以下幾種。

3.3.1蓄熱式熱力焚燒技術(shù)（RTO）

該技術(shù)在VOCs處理中應(yīng)用較為普遍，可結(jié)合使用蓄熱式氧化及觸媒氧化技術(shù)，增強廢氣處理的效果，并可減少燃燒過程中的燃料用量。催化燃燒設(shè)備（RCO）基于RTO的結(jié)構(gòu)進行制造，氧化爐為核心構(gòu)造，在爐內(nèi)表面涂有催化材料，增加燃燒的熱能，達到破壞VOCs的目的，并可降低RCO的運行溫度。以上兩個燃燒設(shè)備運行原理和結(jié)構(gòu)類似，比如，使用的是床式設(shè)計，并在其中填充的是蓄熱陶瓷，床體與燃燒室相連，VOCs先進入的是熱交換室，在大約300℃的環(huán)境下預(yù)熱，經(jīng)過床體與燃燒室之間的催化劑催化后，流入燃燒室，完成氧化燃燒后進入另一個熱交換室，對完成凈化的廢氣進行降溫，最后排放在大氣環(huán)境中。

3.3.2吸附濃縮催化技術(shù)

其屬于一種復(fù)合型技術(shù)，聯(lián)合使用了吸附與燃燒技術(shù)，一是對VOCs進行吸附處理，活性炭吸附飽和后，使用熱氣流進行脫離;二是完成脫離后的VOCs，放入RCO中，開始催化燃燒，生成無害物質(zhì)，達到徹底凈化VOCs的目標(biāo)。VOCs在濃度較高時，可以在燃燒室進行充分的燃燒，燃燒后氣體停留在床體上，可將這些熱氣流用于吸附過程中的脫附，避免了熱能的浪費。

4? 結(jié)語

大氣環(huán)境質(zhì)量關(guān)系到人們的生產(chǎn)生活，目前，VOCs對大氣環(huán)境造成了極大的破壞，并已經(jīng)引發(fā)了一系列的后果，像全球氣候變暖、厄爾尼諾現(xiàn)象、拉尼娜現(xiàn)象、酸雨等，這些生態(tài)事件造成了社會經(jīng)濟的巨大損失。并且VOCs對人的身體也有著極大的危害。所以大氣環(huán)境的VOCs治理變得尤為迫切，需要VOCs治理行業(yè)加強治理技術(shù)的研究，不斷的進行技術(shù)升級與改造，盡可能避免治理中的二次污染問題，以生態(tài)環(huán)保為方向，促進VOCs治理環(huán)保效益與治理效果的全面提升。

參考文獻[林1]

[1]李翠紅.大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機廢氣治理技術(shù)發(fā)展研究[J].中國資源綜合利用，2020，38（2）：92-94..

[2]劉曉萌.涂料生產(chǎn)企業(yè)揮發(fā)性有機物治理工藝技術(shù)研究[D].天津：天津工業(yè)大學(xué)，2020.

[3]王華利.揮發(fā)性有機廢氣的處理技術(shù)探究[J].化工管理，2018（10）：115.

[4]馬也.輪胎煉膠廢氣凈化工藝及濃縮蓄熱燃燒設(shè)施調(diào)試研究[D].徐州：中國礦業(yè)大學(xué)，2019.

[5]杜芳芳.大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機廢氣治理技術(shù)發(fā)展研究[J].山西化工，2020，40（1）：158-159，162.

[6]梁東梅.揮發(fā)性有機廢氣的治理技術(shù)研究[J].中國化工貿(mào)易，2020，12（12）：63，66.

補充2條2017年之后且符合下列條件之一的文獻，并標(biāo)注上標(biāo)：①創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)理論研究與實踐

②科技資訊

③當(dāng)代體育科技

④文化創(chuàng)新比較研究

⑤南京體育學(xué)院學(xué)報（自然科學(xué)版）

⑥碩士、博士學(xué)位論文

⑦影響因子為0.5及以上的期刊。（核查辦法見各刊網(wǎng)站）

⑧外文參考文獻

作者簡介：龍勇（1979-），男，本科，工程師，研究方向為環(huán)境污染治理及環(huán)境影響評估工作。

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