大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)研究

馮焯鋒

（中山市黃圃鎮(zhèn)生態(tài)環(huán)境保護(hù)局 廣東中山 528429）

引言

根據(jù)當(dāng)前研究顯示，大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)廢氣的形成主要與各行各業(yè)的生產(chǎn)制造及國(guó)民群眾日常生活息息相關(guān)，例如人們常用的酒精用品、汽車汽油、建筑材料等，其中尤其以工業(yè)企業(yè)在各項(xiàng)生產(chǎn)活動(dòng)中所產(chǎn)生的有機(jī)廢氣最具代表性。隨著近些年來人們對(duì)環(huán)保知識(shí)的深入了解，已知揮發(fā)性有機(jī)廢氣對(duì)人體的健康將會(huì)產(chǎn)生巨大的威脅，是當(dāng)前世界各國(guó)在環(huán)保事業(yè)中所重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)的治理項(xiàng)目之一。而在工業(yè)發(fā)展過程中，帶有揮發(fā)性廢氣的排放量逐年增加。在我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的初期，由于大部分單位和工作人員缺乏對(duì)環(huán)境的有效認(rèn)知，難以全面加強(qiáng)大氣環(huán)境治理等相關(guān)工作，使得大氣環(huán)境廢氣排放量超出核定標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)人們的生活帶來了一定影響，同時(shí)還出現(xiàn)了大氣污染現(xiàn)象。

1 產(chǎn)生大量揮發(fā)性有機(jī)廢氣的關(guān)鍵來源概述

（1）企業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的揮發(fā)性有機(jī)廢氣來源。在新時(shí)期發(fā)展背景下，各行各業(yè)的發(fā)展前景十分可觀，但也對(duì)大氣環(huán)境的平衡性帶來極大的威脅，尤其是以工業(yè)企業(yè)各項(xiàng)生產(chǎn)活動(dòng)中所產(chǎn)生的大量揮發(fā)性有機(jī)廢氣最具代表性，包括天然氣的開采作業(yè)，煤炭加工環(huán)節(jié)、制藥環(huán)節(jié)、印刷環(huán)節(jié)等都是制造大量揮發(fā)性有機(jī)廢氣的核心部分，主要是因?yàn)檫@些工業(yè)作業(yè)涉及許多含有大量揮發(fā)性有機(jī)化合原料的使用，在生產(chǎn)活動(dòng)中導(dǎo)致這些揮發(fā)性有機(jī)廢氣被排放到大氣環(huán)境中。（2）交通運(yùn)輸環(huán)節(jié)的揮發(fā)性有機(jī)廢氣來源。在目前的經(jīng)濟(jì)體制下，我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的不斷增長(zhǎng)帶動(dòng)了交通運(yùn)輸行業(yè)的高速發(fā)展，汽車的年投入使用量不斷遞增，而汽車以及各種交通運(yùn)輸工具在行駛過程中所排放出來的尾氣也是揮發(fā)性有機(jī)廢氣的核心來源之一，其在提升大氣環(huán)境中的揮發(fā)性有機(jī)廢氣以及PM2.5 等有害氣體的整體含量中扮演著極其重要的角色，并且也造成了不同程度的光化學(xué)污染問題。特別是在造成光化學(xué)污染的過程中產(chǎn)生大量的光化學(xué)煙霧，這種氣體毒性相對(duì)較高，對(duì)各種農(nóng)作物的正常生長(zhǎng)產(chǎn)生極大的威脅。

2 新時(shí)期針對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)的應(yīng)用

（1）蓄熱式熱力氧化爐的應(yīng)用。在目前的發(fā)展階段中，在針對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理過程中，蓄熱式熱力氧化爐RTO（Regenerative Thermal Oxidizer）得到了廣泛的應(yīng)用，作為新時(shí)期發(fā)展背景下我國(guó)處理有機(jī)廢氣方面的常見手段，該技術(shù)原理主要體現(xiàn)在利用高溫環(huán)境條件來成為基礎(chǔ)，在化學(xué)反應(yīng)的條件下，把當(dāng)中具有可燃性的廢氣順利轉(zhuǎn)化成等量的氧化物和水,最終達(dá)到凈化廢氣的目標(biāo)。利用RTO 技術(shù)將這些揮發(fā)性有機(jī)廢氣進(jìn)行治理的過程中，所釋放出來的熱量通過RTO 技術(shù)的全面吸收，不僅降低了技術(shù)運(yùn)行資源的損耗，同時(shí)也在一定程度上提升了RTO 的有機(jī)廢氣的整體分解效率[1]。在一般條件下，RTO 的整體熱量回收率已經(jīng)能夠高達(dá)95%，當(dāng)中有機(jī)廢氣的整體分解效率將直接高達(dá)99%以上。在目前我國(guó)所使用的蓄熱式熱力氧化爐的結(jié)構(gòu)一般都有切換閥、燃燒室、陶瓷填料等組成，而以切換閥最具代表性，切換閥的關(guān)鍵功能主要體現(xiàn)在提升了RTO 的整體靈活性，可靈活按照客戶的不同需求來選擇最適用的熱回收方式。

（2）吸附法的應(yīng)用。將吸附法應(yīng)用于大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理，其技術(shù)原理主要體現(xiàn)在通過借助吸附劑的微孔結(jié)構(gòu)來將目標(biāo)吸附在表面上，令主體和目標(biāo)產(chǎn)生分離的作用，從操作層面上來看，由工作人員利用風(fēng)機(jī)設(shè)施將揮發(fā)性有機(jī)廢氣流入吸附塔1 中來完成吸附。當(dāng)吸附塔1 中的吸附飽和度滿足技術(shù)要求時(shí)，氣體自動(dòng)切換至吸附塔2 中開展第二輪吸附，與此同時(shí)吸附塔1 將自動(dòng)進(jìn)入脫附和再生等流程中。通過不斷循環(huán)，就能夠很好地?fù)]發(fā)性有機(jī)廢氣實(shí)現(xiàn)連續(xù)處理。在進(jìn)行該項(xiàng)技術(shù)工藝的過程中，主要采用的吸附劑為沸石分子篩、活性炭等[2]。將吸附法應(yīng)用于揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理優(yōu)勢(shì)主要包括低消耗、技術(shù)工藝成熟、有機(jī)廢氣去除效率高、推廣難度低等，但這種技術(shù)措施也存在設(shè)備體積較大、工藝流程極具復(fù)雜性等缺陷，而且有機(jī)廢氣中含有膠粒物質(zhì)就會(huì)影響吸附劑的效果，因此需要結(jié)合項(xiàng)目的實(shí)際情況來優(yōu)化處理工藝的選擇，吸附法應(yīng)用于揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理中的工藝流程如圖1 所見。

圖1 吸附法工藝流程示意圖

（3）生物處理技術(shù)的應(yīng)用。在大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理工作中，生物處理技術(shù)得到了廣泛的應(yīng)用，生物處理技術(shù)的技術(shù)原理主要表現(xiàn)在充分利用微生物的分解和代謝特性來高效處理揮發(fā)性有機(jī)廢氣中的有機(jī)物質(zhì)，從而降低揮發(fā)性有機(jī)廢氣中有機(jī)物質(zhì)的實(shí)際含量。在該技術(shù)工藝流程中，微生物獲得正常繁殖的營(yíng)養(yǎng)主要是依靠這些有機(jī)物質(zhì)，在經(jīng)過分解與轉(zhuǎn)化環(huán)節(jié)之后，產(chǎn)生水資源與二氧化碳物質(zhì)，最終在促進(jìn)轉(zhuǎn)化和二次利用的條件上大幅度減小了這些有機(jī)物對(duì)大氣環(huán)境所造成的污染程度[3]。生物處理技術(shù)在處理有機(jī)廢氣時(shí)，為保障整體的處理質(zhì)量，令有機(jī)廢氣順利轉(zhuǎn)化成水資源與二氧化碳，還需要相關(guān)工作人員將生物處理系統(tǒng)的各項(xiàng)參數(shù)控制在科學(xué)合理的范圍內(nèi)，如表1 所見。

表1 生物處理系統(tǒng)參數(shù)控制表

（4）燃燒處理技術(shù)的應(yīng)用。在大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理方案中引入催化燃燒處理技術(shù)的應(yīng)用，該技術(shù)指征是通過在高溫狀態(tài)下借助催化劑來對(duì)這些揮發(fā)性有機(jī)污染物起到氧化的作用。燃燒處理技術(shù)目前已經(jīng)在噴漆、涂料等制造企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，該項(xiàng)技術(shù)主要涉及催化燃燒、預(yù)熱、廢熱回收、電加熱等技術(shù)設(shè)施。另一方面，燃燒處理技術(shù)還能夠?qū)σ呀?jīng)完成吸附處理并滿足飽和要求的活性炭實(shí)施后續(xù)的處理工作。工藝流程包括：當(dāng)活性炭滿足飽和標(biāo)準(zhǔn)的過程中，停止凈化裝置內(nèi)的吸附功能，然后充分利用熱氣流令這些揮發(fā)性有機(jī)物在活性炭中順利脫出，再經(jīng)過后續(xù)的脫附流程后，這些揮發(fā)性有機(jī)物的體積將對(duì)大幅度縮小，然后把這些揮發(fā)性有機(jī)物送至燃燒室中，通過催化處理轉(zhuǎn)化為水資源與二氧化碳物質(zhì)，在這種工藝流程中，令揮發(fā)性有機(jī)廢氣得到了高效處理，并在這種條件下，實(shí)現(xiàn)了活性炭的循環(huán)利用。在實(shí)施燃燒處理技術(shù)工藝流程的過程中[4]。需要注意的是，由于整個(gè)流程需要把有機(jī)廢氣混合在高溫空氣中，存在一定的爆炸風(fēng)險(xiǎn)隱患，這就要求工作人員在進(jìn)行催化燃燒處理流程的過程中，對(duì)各項(xiàng)技術(shù)參數(shù)進(jìn)行合理控制，如表2 所見。

表2 使用燃燒處理技術(shù)的參數(shù)控制表

（5）冷凝處理技術(shù)的應(yīng)用。在大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理過程中使用冷凝處理技術(shù)，效果十分理想，該項(xiàng)技術(shù)是通過充分利用不同溫度條件下各種不同性質(zhì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣之間的飽和度區(qū)別，采用降溫的措施令其中蒸汽形態(tài)的揮發(fā)性有機(jī)廢氣起到凝結(jié)的作用，最后形成液體的形態(tài)，令大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)廢氣能夠以一種液體的形態(tài)被成功分離。而在應(yīng)用冷凝處理技術(shù)工藝流程的過程中，要注意嚴(yán)格根據(jù)揮發(fā)性有機(jī)廢氣的整體處理需求，并落實(shí)好三個(gè)部分的工作：①工作人員若發(fā)現(xiàn)溶劑實(shí)際回收量進(jìn)一步減少，冷凝效果出現(xiàn)一定程度的影響，此時(shí)的回收量變化率波動(dòng)較大，就代表著處理設(shè)施的穩(wěn)定運(yùn)行存在風(fēng)險(xiǎn)，在此時(shí)就需要合理調(diào)整冷凝器、冷卻器等參數(shù)。②若發(fā)現(xiàn)出口的實(shí)際溫度與冷卻介質(zhì)進(jìn)口的溫度差值進(jìn)一步減低，代表設(shè)備的冷卻效果不夠理想，要進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。③若發(fā)現(xiàn)冷卻介質(zhì)的流量與壓力明顯減低，則充分反映了冷卻和冷凝效果有所降低，同樣要進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。

3 加強(qiáng)揮發(fā)性有機(jī)廢氣污染防治的策略

（1）加強(qiáng)有機(jī)廢氣源頭控制。在工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)開展過程中，會(huì)產(chǎn)生許多有機(jī)廢氣，從而對(duì)大氣環(huán)境帶來嚴(yán)重的污染，同時(shí)還會(huì)對(duì)人們的日常生活帶來許多負(fù)面的影響。為了給人們構(gòu)建一個(gè)良好的生存環(huán)境，要全面加強(qiáng)揮發(fā)性有機(jī)廢氣污染防治等相關(guān)工作。在現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，工業(yè)生產(chǎn)企業(yè)要充分認(rèn)識(shí)到加強(qiáng)生產(chǎn)技術(shù)研發(fā)的重要作用和現(xiàn)實(shí)意義，并且能夠綜合當(dāng)前工業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際狀況，加強(qiáng)清潔性能源的使用，加強(qiáng)對(duì)可能生產(chǎn)揮發(fā)性氣體企業(yè)的定期檢查。而在實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)中，則需要加強(qiáng)對(duì)設(shè)備運(yùn)行狀況的檢查和維護(hù)，保障設(shè)備能夠正常運(yùn)轉(zhuǎn)，有效減少揮發(fā)性有機(jī)廢氣的生成。而通過提高原材料的轉(zhuǎn)化率，避免在運(yùn)輸及生產(chǎn)過程中出現(xiàn)廢氣泄漏的現(xiàn)象，全面加強(qiáng)揮發(fā)性有機(jī)廢氣的污染防治工作。（2）加強(qiáng)有機(jī)廢氣監(jiān)測(cè)。在目前的揮發(fā)性有機(jī)廢氣污染防治活動(dòng)開展過程中，還需要相應(yīng)的工作人員和部門能夠充分發(fā)揮自身作用，全面加強(qiáng)有機(jī)廢氣監(jiān)測(cè)工作，使得揮發(fā)性有機(jī)廢氣的排放量能夠在安全標(biāo)準(zhǔn)之內(nèi)，有效減輕對(duì)環(huán)境的污染。有關(guān)環(huán)保部門要充分發(fā)揮自身作用，采取積極有效的措施，加大對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣管控力度，加強(qiáng)排放管理，有效提升有機(jī)廢氣排放管控的整體水平。而在實(shí)際管控活動(dòng)開展過程中，還需要加大對(duì)工業(yè)企業(yè)的號(hào)召力，使得相應(yīng)的企業(yè)能夠充分認(rèn)識(shí)到加強(qiáng)揮發(fā)性有機(jī)廢氣科學(xué)檢測(cè)的重要作用和積極影響，并且能夠在實(shí)際的生產(chǎn)活動(dòng)中采取積極有效措施，加強(qiáng)對(duì)揮發(fā)有機(jī)廢氣的凈化處理工作。為了提升整體的工作質(zhì)量和水平，在實(shí)際的工作中，還需要相關(guān)的部門和人員能夠做好日常檢查和監(jiān)督工作，綜合實(shí)際工作中潛在的不規(guī)范行為，要采取積極有效的措施，全面加強(qiáng)揮發(fā)性有機(jī)廢氣監(jiān)測(cè)工作，并且能夠根據(jù)實(shí)際的生產(chǎn)情況完善相應(yīng)的保護(hù)制度。（3）優(yōu)化生產(chǎn)技術(shù)。作為工業(yè)生產(chǎn)大國(guó)，在我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中，會(huì)產(chǎn)生許多工業(yè)廢氣，會(huì)對(duì)大氣環(huán)境帶來嚴(yán)重的影響。而在我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展過程中，我國(guó)的人口密度逐漸增加，大氣污染現(xiàn)象已經(jīng)嚴(yán)重威脅到人們的身體健康。對(duì)于國(guó)家來說，要采取積極有效的防控措施，加強(qiáng)對(duì)污染企業(yè)的管控工作，進(jìn)一步減少大氣污染物的生成，有效保護(hù)大氣環(huán)境的安全穩(wěn)定。通過對(duì)企業(yè)提出相應(yīng)的要求，使得企業(yè)在實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)中能夠加強(qiáng)清潔生產(chǎn)技術(shù)的有效應(yīng)用，不斷優(yōu)化生產(chǎn)線和生產(chǎn)設(shè)備，在提升整體生產(chǎn)效率和質(zhì)量的同時(shí)，全面加強(qiáng)對(duì)大氣環(huán)境的保護(hù)工作。而在實(shí)際生產(chǎn)活動(dòng)中，通過使用科學(xué)技術(shù)手段，加強(qiáng)清潔性原材料及環(huán)保設(shè)備的研發(fā)工作，在加強(qiáng)污染物排放控制的同時(shí)，加強(qiáng)空氣凈化。

4 展望

在新時(shí)期發(fā)展背景下，大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)廢氣的種類及其性質(zhì)十分多樣化，這種廢氣對(duì)生態(tài)環(huán)境與人體健康帶來極大的威脅，因此，除了要不斷在技術(shù)工藝流程上作出創(chuàng)新改革之外，也需要根據(jù)技術(shù)參數(shù)和治理需求來落實(shí)對(duì)應(yīng)的技術(shù)措施。近些年來，我國(guó)科學(xué)水平的提升有了質(zhì)一般的飛躍，對(duì)提升大氣環(huán)境中的揮發(fā)性有機(jī)廢氣的處理水平起到了重要的現(xiàn)實(shí)意義，結(jié)合現(xiàn)代化智能互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)等，相信在未來的發(fā)展階段中我國(guó)在大氣環(huán)境中的有機(jī)廢氣污染監(jiān)測(cè)和處理等環(huán)節(jié)都能夠取得重大的成就。

結(jié)語

總而言之，生態(tài)環(huán)境的平衡性正面臨著各行各業(yè)的發(fā)展而帶來一定的威脅，以大氣環(huán)境中的有機(jī)廢氣治理作為代表的各項(xiàng)環(huán)保事業(yè)也被相關(guān)部門提上日程，為了從根本上提高我國(guó)大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理成效，還需要從技術(shù)領(lǐng)域不斷完成升級(jí)與改造，積極采用技術(shù)措施來降低揮發(fā)性有機(jī)廢氣對(duì)生態(tài)環(huán)境與人體健康的影響，令生態(tài)環(huán)境與社會(huì)經(jīng)濟(jì)朝著協(xié)調(diào)的方向發(fā)展。