大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理應(yīng)用研究

曹孝鮑，張剛

1.和新匯峰(山東)環(huán)境科技有限公司；2.山東潮楊環(huán)保科技有限公司

揮發(fā)性有機(jī)物是不同種類的有機(jī)化合物的總稱，其沸點(diǎn)一般在五十?dāng)z氏度到二百五十?dāng)z氏度之間，英文簡(jiǎn)稱為VOCS。揮發(fā)性有機(jī)廢氣是由苯系物、有機(jī)氯化物、有機(jī)酮、石油聽(tīng)烴合物等成分構(gòu)成。在人們的生產(chǎn)活動(dòng)和生產(chǎn)中往往會(huì)產(chǎn)生大量的揮發(fā)性有機(jī)化合物，而且油、裝修涂料、酒精、印刷等都會(huì)揮發(fā)大量的有機(jī)化合物。該物質(zhì)一旦排放大氣中，就會(huì)對(duì)人體健康帶來(lái)極大的危害，破壞自然環(huán)境等，需要采取有效措施進(jìn)行科學(xué)治理。

一、揮發(fā)性有機(jī)廢氣危險(xiǎn)性分析

大氣環(huán)境中的揮發(fā)性有機(jī)化合物主要包含室內(nèi)危害和室外危害兩種。

室內(nèi)危害：如果室內(nèi)空氣中的VOCS濃度過(guò)高，人體在室內(nèi)待的時(shí)間越長(zhǎng)，往往會(huì)逐漸發(fā)生惡心、四肢發(fā)力等不適感，經(jīng)常性地處在高濃度的室內(nèi)環(huán)境中，還容易產(chǎn)生更加嚴(yán)重的危害，如記憶力衰退，昏迷等問(wèn)題，甚至?xí)?duì)人體器官帶來(lái)危害，如肝腎損傷等。

室外危害：VOCS物質(zhì)不僅危害人體健康，而且對(duì)植物正常生長(zhǎng)帶來(lái)危害，并對(duì)大氣環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重污染。如果大氣環(huán)境中的VOCS物質(zhì)濃度過(guò)高，會(huì)產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)，致使霧霾現(xiàn)象出現(xiàn)，對(duì)人體健康造成損害，甚至引起嚴(yán)重的機(jī)能病變問(wèn)題。[1]此外，VOCS物質(zhì)濃度升高，致使空氣中的硫化物、氟化物等物質(zhì)濃度也相應(yīng)提高，引起植物病變、死亡等現(xiàn)象，導(dǎo)致農(nóng)作物減產(chǎn)，農(nóng)產(chǎn)品質(zhì)量降低。此外還會(huì)增加空氣的渾濁度，對(duì)陽(yáng)光進(jìn)行遮擋，降低地面光照輻射，不利于動(dòng)植物正常生長(zhǎng)。

二、大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)化合物治理技術(shù)研究

（一）源頭控制

（1）石油化工、煤炭加工等工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)是引起大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)化合物污染的主要來(lái)源。[2]基于此，要對(duì)生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化，提高生產(chǎn)技術(shù)水平，積極引進(jìn)現(xiàn)代化的清潔生產(chǎn)技術(shù)，提高原材料利用率，減少?gòu)U氣排放量；要積極推動(dòng)化工生產(chǎn)新技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用推廣，合理控制廢氣排放量，并將其控制在國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)，在滿足科學(xué)實(shí)際需求的同時(shí)，盡量減少化工產(chǎn)品的VOCS物質(zhì)含量；化工生產(chǎn)中，要對(duì)車(chē)間進(jìn)行密閉管理，并對(duì)相關(guān)構(gòu)件進(jìn)行及時(shí)檢測(cè)和維護(hù)，如閥門(mén)、泵體、法蘭等，避免其出現(xiàn)氣體泄露問(wèn)題，一旦發(fā)現(xiàn)管線損傷問(wèn)題，要對(duì)其進(jìn)行及時(shí)更換，從源頭上控制廢氣泄露危害；噴涂、印刷等行業(yè)的主要是生產(chǎn)原料就是高揮發(fā)性有機(jī)溶劑，在具體生產(chǎn)中，要進(jìn)行全過(guò)程生產(chǎn)管理，避免廢氣泄露，引進(jìn)新工藝和新技術(shù)，研發(fā)新材料，對(duì)高揮發(fā)性有機(jī)溶劑進(jìn)行替代等。

（2）強(qiáng)化生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)測(cè)力度。相關(guān)部門(mén)要充分發(fā)揮自身的職能作用，強(qiáng)化對(duì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程的全過(guò)程監(jiān)督和檢測(cè)，對(duì)企業(yè)進(jìn)行技術(shù)指導(dǎo)，督促其對(duì)有機(jī)廢氣治理設(shè)備進(jìn)行規(guī)范性安裝和使用，并定期維護(hù)管理，確保其穩(wěn)定性運(yùn)行。可以推行一企一策政策，結(jié)合企業(yè)具體情況，引導(dǎo)其進(jìn)行提標(biāo)改造工程，減少?gòu)U氣排放量，推動(dòng)企業(yè)改革轉(zhuǎn)型。[3]

（二）過(guò)程管理

（1）強(qiáng)化清潔生產(chǎn)技術(shù)的優(yōu)化與推廣，對(duì)相關(guān)方面的專業(yè)知識(shí)進(jìn)行全面宣傳，并對(duì)其企業(yè)提供具體的技術(shù)指導(dǎo)，鼓勵(lì)企業(yè)結(jié)合國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求對(duì)舊生產(chǎn)工藝技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行升級(jí)改造，積極引進(jìn)清潔生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備的研發(fā)應(yīng)用。

（2）督促相關(guān)企業(yè)樹(shù)立正確的環(huán)保意識(shí)，認(rèn)識(shí)到保護(hù)環(huán)境，優(yōu)化生產(chǎn)的重要性，加大企業(yè)培訓(xùn)和教育，召開(kāi)行業(yè)大會(huì)，對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)和方案進(jìn)行全面詳細(xì)的分析和指導(dǎo)，對(duì)優(yōu)秀的應(yīng)用案例進(jìn)行宣傳，確保相關(guān)企業(yè)能夠?qū)Υ髿馕廴九欧艠?biāo)準(zhǔn)和要求進(jìn)行全面認(rèn)知，優(yōu)化企業(yè)的廢氣治理規(guī)劃與實(shí)施。[4]

（3）生產(chǎn)企業(yè)要做好對(duì)生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)設(shè)備、生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的安全排查工作，并通過(guò)專業(yè)性的檢測(cè)儀器，對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的VOCS物質(zhì)來(lái)源展開(kāi)探測(cè)，明確來(lái)源，并對(duì)其進(jìn)行針對(duì)性整改，并對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，有效規(guī)避廢氣排放風(fēng)險(xiǎn)，加強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化管理。

（三）末端治理

（1）吸收技術(shù)。這是經(jīng)典的廢氣回收技術(shù)，一般是利用沒(méi)有揮發(fā)性的吸收溶劑，并將其放置在專業(yè)化的吸收裝置中，實(shí)現(xiàn)對(duì)VOCS廢氣的全面吸收。其中，影響吸收效果的關(guān)鍵因素為組分溶解度、化學(xué)反應(yīng)差異等元素。

（2）吸附技術(shù)。該技術(shù)主要是利用帶有微孔結(jié)構(gòu)的固體吸附劑，將廢棄吸附在其結(jié)構(gòu)表面，實(shí)現(xiàn)廢氣分離。其具體的吸附過(guò)程為：把廢氣在風(fēng)機(jī)作用下進(jìn)入到1#吸附塔，當(dāng)該環(huán)節(jié)的吸附劑飽和后，將廢氣引入到2#吸附塔。然后1#吸附塔中的吸附劑對(duì)吸附的有害物質(zhì)進(jìn)行脫附，并能夠再生循環(huán)使用。廢氣在兩個(gè)設(shè)施中循環(huán)往復(fù)進(jìn)行吸附，直到全部吸收完畢。[5]該技術(shù)可以對(duì)廢氣進(jìn)行連續(xù)性處理。其中現(xiàn)階段主要應(yīng)用的吸附劑有活性炭、沸石等物質(zhì)?；钚蕴繎?yīng)用最為廣泛，活性炭吸附飽和之后，可以對(duì)有害物質(zhì)進(jìn)行吹脫，并再生循環(huán)利用，并在催化劑的作用下，可以對(duì)解吸出來(lái)的有機(jī)廢氣進(jìn)行燃燒，將其轉(zhuǎn)化為其他物質(zhì)，降低其毒性。在具體應(yīng)用中，要對(duì)活性碳的具體吸附能力進(jìn)行測(cè)試，以便在其飽和之后及時(shí)更換新的活性炭，然后對(duì)其進(jìn)行科學(xué)處理后回收利用，有效減少資本投入。吸附溫度要控制在四十?dāng)z氏度以下。其中具體的工藝參數(shù)如表1所示。

表1 不同吸附劑類型下氣流速度參數(shù)

（3）冷凝技術(shù)。該技術(shù)可以對(duì)有機(jī)蒸汽構(gòu)成的揮發(fā)性有機(jī)廢氣進(jìn)行強(qiáng)行降溫，以便提高蒸汽濃度。在該技術(shù)處理過(guò)程中，飽和蒸汽的氣壓要在組分分壓值以下，確保組分可以全面凝結(jié)為液體，減少?gòu)U氣分壓值，實(shí)現(xiàn)廢氣分離效果。通常情況下，可以通過(guò)冷卻與壓縮技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用，對(duì)獲得的液體實(shí)施處理。該技術(shù)可對(duì)濃度較高的廢氣進(jìn)行有效預(yù)處理和回收利用。[6]

（4）燃燒技術(shù)。VOCS物質(zhì)燃點(diǎn)較低，非常容易燃燒，并將其轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)小分子，降低其毒性。結(jié)合濃度不同，選擇合理的燃燒方式考入直接染阿獸、吸附脫附燃燒、催化燃燒等，可以對(duì)絕大多數(shù)的VOCS物質(zhì)進(jìn)行全面清理。蓄熱式熱力焚燒（RTO）技術(shù)比較常用，但在具體應(yīng)用之前，需要?jiǎng)?chuàng)建高溫環(huán)境，促使其產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)VOCS物質(zhì)的有效轉(zhuǎn)化，形成氧化物、水。在此過(guò)程中排放的熱量，能夠利用蓄熱式熱力氧化爐進(jìn)行回收，減少能源消耗，提高轉(zhuǎn)化率。該技術(shù)清除效果較好，裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，通過(guò)切換閥的應(yīng)用強(qiáng)化了其操作靈活性。催化燃燒技術(shù)需要在低溫環(huán)境下，通過(guò)催化劑的作用，促使廢氣產(chǎn)生氧化反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢氣的凈化。一般在化工、涂料等生產(chǎn)中應(yīng)用廣泛。要對(duì)催化燃燒設(shè)備和催化劑進(jìn)行合理選擇，一般稀土催化劑的凈化效果較為顯著。要注重對(duì)有機(jī)物、空氣配比進(jìn)行合理控制，避免出現(xiàn)爆炸危害。

（5）生物技術(shù)。這是一種新型技術(shù)，利用生物降解的方式對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行處理。部分微生物可以以有機(jī)物為養(yǎng)料，進(jìn)行新陳代謝，并通過(guò)這一過(guò)程將其轉(zhuǎn)化為水、二氧化碳，實(shí)現(xiàn)廢氣凈化和降解。該技術(shù)安全性較高，操作簡(jiǎn)單，不會(huì)產(chǎn)生二次污染，成本較低，逐漸得到推廣應(yīng)用。尤其在對(duì)低濃度、惡臭治理中效果明顯。該技術(shù)的應(yīng)用重點(diǎn)，是要把氣體狀態(tài)的污染物從氣相捕捉到液相中，能夠有效提升治理效果。具體應(yīng)用中，要對(duì)填料層的碰撞密度、吸收液添加進(jìn)行合理控制。其具體指標(biāo)參數(shù)為：填料溫度：26-44C°之間；空塔停留時(shí)間：九秒以下；系統(tǒng)濕度：40%-60%，營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)包含BOD、N、P，并對(duì)其比例進(jìn)行合理控制。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在加強(qiáng)對(duì)大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理和研究，是現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展的必然趨勢(shì)，要對(duì)有機(jī)廢氣的危害性進(jìn)行全面認(rèn)知，并結(jié)合具體情況，選擇合適的處理技術(shù)，保障揮發(fā)性有機(jī)廢氣的全面凈化，提高空氣質(zhì)量，優(yōu)化人們的生存環(huán)境。