環(huán)保視角下VOCs有機(jī)廢氣處理分析

廣東熙霖節(jié)能環(huán)保工程咨詢服務(wù)有限公司 陳磊

VOCs是指一種揮發(fā)性的有機(jī)物，它在室內(nèi)常溫下飽和蒸汽壓高于70.91帕，正常壓力下的沸點(diǎn)低于260℃，主要是在化工、印刷和烤漆以及醫(yī)藥等行業(yè)中產(chǎn)生的，有機(jī)氣體在一定的條件下，由于其自身的易爆易燃特點(diǎn)，會(huì)造成較大的危害，還有一些因子對(duì)人的身體健康損害大，當(dāng)這些氣體排放到空氣中時(shí)，會(huì)產(chǎn)生化學(xué)煙霧，從而影響空氣質(zhì)量，所以針對(duì)有機(jī)廢氣，可以結(jié)合相關(guān)的工藝處理方法，進(jìn)行氣體的分解，將其轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)害氣體，促使人類的可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)人與自然的和諧共處。

一、VOCs有機(jī)廢氣危害

（一）爆炸和火災(zāi)

主要是這類有機(jī)物質(zhì)中的脂肪烴物質(zhì)，在高濃度情況下，會(huì)有較強(qiáng)的毒性，而且由于其易爆易燃的特性，使得容易產(chǎn)生爆炸和火災(zāi)事故，危及人們的人身安全，并帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)損失。

（二）危害人體健康

VOCs有機(jī)廢氣主要是由于人類的工業(yè)化生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生的，它主要包括甲烷、苯、甲醛等，在合適的環(huán)境下，就會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，造成中毒現(xiàn)象，繼而威脅人們的身體健康，嚴(yán)重時(shí)會(huì)直接導(dǎo)致死亡[1]。

（三）空氣污染

在有機(jī)廢氣的排出過(guò)程中，還會(huì)使得PM2.5和O3濃度升高，造成霧霾和化學(xué)煙霧現(xiàn)象，繼而造成空氣質(zhì)量的下降。

二、環(huán)保視角下VOCs有機(jī)廢氣處理工藝分析

（一）冷凝處理技術(shù)

主要是運(yùn)用有機(jī)廢氣在不同的溫度下，飽和蒸汽壓不同，結(jié)合加壓或者是降溫的方式，促使形成冷凝狀態(tài)，并從廢氣中脫離，從而達(dá)到凈化的目的。在特定的溫度下，氣體的初始濃度越高，脫離的可能性越強(qiáng)，主要適用于含水量較多、高沸點(diǎn)、高濃度有機(jī)物的處理。技術(shù)的特點(diǎn)表現(xiàn)為自動(dòng)化高，且可回收物質(zhì)純度好，但是對(duì)于設(shè)備的要求較高，因而投入較大，在處理時(shí)，對(duì)于氣體的溫度、濃度等較為嚴(yán)格，而且不適合一些低濃度廢氣的處理。

（二）吸附

主要是運(yùn)用多孔固體吸附材料進(jìn)行處理，并造成其中的一些氣體附著在材料表面，在達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，通過(guò)熱源進(jìn)行氣化處理，促使達(dá)到分離的目的?，F(xiàn)階段大多使用的是活性炭材料，其操作簡(jiǎn)單，對(duì)于設(shè)備的要求不是很高，前期的處理效益好，相關(guān)的脫附劑可以重復(fù)使用，主要適用于一些低濃度的廢氣處理，但是對(duì)于設(shè)備的容量要求較高，吸附容量小，而且在吸附的過(guò)程中，會(huì)隨著溫度的上升，使得吸附量變小，繼而影響處理效率[2]。

（三）液體吸收

這個(gè)方法主要是利用液體的吸收和有機(jī)廢氣的相似相容性原理，進(jìn)行廢氣的處理，其中使用的液體是石油類和活性劑、水組成的混合材料，在處理中沒有污染和毒氣產(chǎn)生，可以進(jìn)行回收利用和反復(fù)使用，因而所需要的成本較少，適用于一些濃度和壓力以及流量都較高的廢氣處理中，但是需要定期地更換吸收劑，而且容易使得設(shè)備產(chǎn)生腐蝕問(wèn)題，如果環(huán)保要求高，就難以達(dá)到對(duì)應(yīng)的處理標(biāo)準(zhǔn)。具體的運(yùn)用過(guò)程中，是利用引風(fēng)機(jī)促使廢氣上升到凈化裝置中，而一級(jí)填料層中的噴淋水，就會(huì)形成出水膜，當(dāng)廢氣穿過(guò)時(shí)，會(huì)被吸收一大部分，而沒有被吸收的會(huì)進(jìn)入到下個(gè)工序中處理。

（四）膜分離

主要是將相關(guān)的有機(jī)廢氣引進(jìn)壓縮機(jī)，并在壓縮后，放入冷凝設(shè)備中進(jìn)行處理，然后將處理后的有機(jī)物回收，其他沒有處理的氣體，利用膜分離成兩個(gè)部分，一部分使得回流到壓縮機(jī)中，另一部分排出，但是為了保證滲透的順利進(jìn)行，必須使得膜進(jìn)料的壓力大于滲透后氣壓。這個(gè)方法操作簡(jiǎn)單，費(fèi)用低，且分離的效果好，有關(guān)膜的使用壽命較短，且國(guó)內(nèi)的膜價(jià)格較高[3]。

（五）生物

它主要是仿照生物的生理過(guò)程，將有機(jī)廢氣轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物，具體的有生物過(guò)濾、洗滌等方法，這個(gè)處理方法、效果好、費(fèi)用低，且不會(huì)產(chǎn)生二次污染，但是高濃度和降解難度較大的物質(zhì)處理效果差。

1.生物過(guò)濾床

主要是在裝置中添加吸附性材料，比如活性炭、土壤等，在掛生物膜前，先在過(guò)濾床中加入一定量的酸堿緩沖劑和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，在廢氣經(jīng)過(guò)活性填料層時(shí)，材料中的微生物會(huì)將廢氣中的有關(guān)物質(zhì)作為其生長(zhǎng)的材料，從而使得在生命過(guò)程中進(jìn)行降解，達(dá)到凈化目的。其中的濾料在使用一年后會(huì)呈現(xiàn)酸性，所以為了后期的繼續(xù)使用，要進(jìn)行定期維護(hù)和保養(yǎng)工作。

2.洗滌床

它主要由洗滌器和生物反應(yīng)器所構(gòu)成，其中洗滌器內(nèi)部的噴淋裝置會(huì)隨著循環(huán)液體進(jìn)行噴灑，將廢氣吸收后使得進(jìn)入液相狀態(tài)，并流到對(duì)應(yīng)的活性污泥中，利用空氣的氧化再生，結(jié)合生物的作用，將廢氣除去，在洗滌裝置中，有關(guān)液體是流動(dòng)的，可以進(jìn)行液體的及時(shí)添加和更換。

3.滴濾床

它和過(guò)濾床的結(jié)構(gòu)相近，主要不同的地方在其頂部裝設(shè)噴淋設(shè)備。在滴濾床中使用的材料有直徑較大的碎石、塑料波紋板、陶瓷、樹皮以及活性纖維等，在廢氣經(jīng)過(guò)濾池時(shí)，被微生物分解，這個(gè)方法的優(yōu)勢(shì)在于操作控制簡(jiǎn)單，可以承受較大的污染負(fù)荷，而且能夠有效地調(diào)節(jié)酸堿平衡。

（六）燃燒

1.催化燃燒

在低溫下，結(jié)合催化劑的使用，使得有機(jī)廢氣中可燃燒部分進(jìn)行氧化分解，從而達(dá)到氣體凈化目的，主要適用于可以燃燒和高溫可分解氣體的處理，不需要火焰燃燒，因而安全性較好，對(duì)于一些材料需求量少，但是對(duì)于具體的工藝要求較高。

2.蓄熱式

主要是利用特定材料制造而成的蓄熱床，并在高溫氧化的作用下去除廢氣，同時(shí)對(duì)處理過(guò)程中的溫度、時(shí)間以及氧氣含量等進(jìn)行嚴(yán)格控制，從而將其轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，再結(jié)合換熱系統(tǒng)處理，來(lái)分解其中的熱量，繼而達(dá)到環(huán)保的目的。

3.回收式

主要是進(jìn)行直接加熱，在到達(dá)一定溫度時(shí)，使得產(chǎn)生氧化分解，并利用多級(jí)換熱系統(tǒng)，將產(chǎn)生的高溫?zé)煔夥纸猓瑫r(shí)結(jié)合熱量回收，來(lái)減少能源消耗，但是在一些低濃度的廢氣處理中，需要花費(fèi)的成本較高，且在處理過(guò)程中使用的交換器只有在連續(xù)運(yùn)行下才會(huì)保證使用壽命。它有三個(gè)部分組成，即預(yù)熱、燃燒和循環(huán)供熱以及換熱系統(tǒng)，廢氣在燃燒系統(tǒng)中的停留時(shí)間大概是兩秒，分解率和回收率都較高。

（七）光催氧化

利用特殊的紫外線波段，結(jié)合催化劑的使用，進(jìn)行氧氣的催化，使得形成臭氧和自由基、負(fù)氧離子等，然后再進(jìn)行有機(jī)廢氣的分子氧化處理，這個(gè)方法的能源消耗少，且沒有其他副產(chǎn)物形成，催化劑可以在物理和化學(xué)處理后繼續(xù)使用，但是對(duì)于高濃度的廢氣處理效果較差。

（八）變壓吸附分離和凈化處理

主要是利用氣體組成部分的可吸附作用，并結(jié)合有關(guān)分離凈化裝置的壓力變化，來(lái)進(jìn)行氣體處理，其中的PSA處理技術(shù)是運(yùn)用沸石分子曬材料，經(jīng)過(guò)溫度和壓力的作用，進(jìn)行有機(jī)氣體的吸附，然后將剩下的氣體進(jìn)行分離和壓縮處理，這個(gè)方法對(duì)環(huán)境污染較小，且可以進(jìn)行自動(dòng)化操作[4]。

（九）光氧化分解

主要有兩種方法：一是利用特殊的紫外線光束進(jìn)行廢氣的照射，使其進(jìn)行分解；另一種是使用光催化劑降解處理，它利用光照作用激活光催化劑，產(chǎn)生自由基，然后進(jìn)行氧化反應(yīng)。

（十）低溫等離子體分解

主要是通過(guò)施加電壓的方式，進(jìn)行預(yù)處理，使得電壓在到達(dá)氣體放電電壓時(shí)，形成自由基和離子組合而成的混合體，然后進(jìn)行有機(jī)廢氣分解處理。

（十一）微波催化氧化

主要是運(yùn)用超高頻電磁波對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行輻射處理，使得廢氣中有關(guān)物質(zhì)活動(dòng)受到阻礙，產(chǎn)生凝固和失活，然后結(jié)合磁共振原理，對(duì)有機(jī)廢氣分子進(jìn)行切割破壞，從而使得其斷開，最后利用特定的催化劑進(jìn)行光合還原反應(yīng)。

（十二）電化學(xué)氧化

主要是利用特殊的專利膜和化學(xué)電池，在溫度和常壓環(huán)境下進(jìn)行氧化反應(yīng)，在電池的正極進(jìn)行分解氧化，而在負(fù)極使得形成亞硝酸，這個(gè)技術(shù)對(duì)于氣味難聞的廢氣處理效果較好，但是需要的費(fèi)用較多。

（十三）脈沖電暈

主要是利用高壓脈沖進(jìn)行放電，導(dǎo)致在常溫和正常壓力下形成活性離子，繼而進(jìn)行廢氣氧化分解。但是這個(gè)方法能耗較大，主要原因在于脈沖形成的回路中，電能消耗較大，而且在電暈作用下，有關(guān)高能電子能量分布在對(duì)應(yīng)的范圍內(nèi)，只對(duì)含量較高的氣體分子起到分解作用，還有在技術(shù)運(yùn)用中，有關(guān)裝置要進(jìn)行定期更換。

（十四）介質(zhì)阻擋放電

主要是將絕緣介質(zhì)放入相關(guān)的放電裝置中，當(dāng)施加合理的交流電壓時(shí)，就會(huì)使得氣體分解，而其內(nèi)部的壓強(qiáng)較高。

三、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在VOCs有機(jī)廢氣處理中，可以結(jié)合具體的氣體類型以及技術(shù)條件，選用合適的處理方法，由于這些氣體具有較強(qiáng)的污染和破壞性，所以要嚴(yán)格規(guī)范其處理過(guò)程，保證氣體分解和氧化的完整，促使進(jìn)行有機(jī)轉(zhuǎn)化，而在環(huán)保視角下的廢氣處理，要根據(jù)不同的工藝優(yōu)勢(shì)和具體特點(diǎn)以及運(yùn)用范圍，提高廢氣處理質(zhì)量和水平，從而促進(jìn)生態(tài)的可持續(xù)發(fā)展。