化工行業(yè)VOC廢氣治理措施分析

王貫中

（南京大學(xué)環(huán)境規(guī)劃設(shè)計(jì)研究院集團(tuán)股份公司，江蘇 南京 210093）

VOC廢氣是一種具有揮發(fā)性的有機(jī)化合物，且VOC的形成是多方面的，因此，該廢氣會(huì)對(duì)空氣、地表水、土壤及地下水造成嚴(yán)重污染。目前，我國(guó)提出了綠色環(huán)保的發(fā)展理念，相關(guān)企業(yè)也紛紛響應(yīng)并提出了各種治理VOC的措施。雖然這在一定程度上緩解了環(huán)境污染的壓力，但常用的治理措施卻并不能有效根除VOC，因此，還需要相關(guān)部門以及技術(shù)人員進(jìn)行不斷創(chuàng)新和研究，提出更加合理、更具有科學(xué)性的治理措施，力爭(zhēng)為人們提供一個(gè)更加健康環(huán)保的生活環(huán)境。

1 我國(guó)VOC廢氣治理技術(shù)現(xiàn)狀及存在問(wèn)題分析

1.1 廢物回收利用冷卻凝固技術(shù)

廢物回收利用冷卻凝固技術(shù)是目前我國(guó)絕大部分化工行業(yè)經(jīng)常使用的VOC廢氣治理技術(shù)，該技術(shù)主要是依據(jù)大部分污染氣體在極度的低溫環(huán)境下會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)橐后w的原理。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)廢氣轉(zhuǎn)化為液體之后，技術(shù)人員就可以將這些廢氣中的有害物質(zhì)與有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行分離處理。應(yīng)用該技術(shù)不僅可以將廢氣中的有機(jī)物質(zhì)進(jìn)行充分回收利用，還可以更加方便地去除其中的有害物質(zhì)。該技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于具有高便捷性，不需要技術(shù)人員具備較高的專業(yè)水平，相應(yīng)減少了相關(guān)技術(shù)人員培訓(xùn)時(shí)間及費(fèi)用[1]，但這種技術(shù)只適用于處理VOC含量較高的廢氣。

1.2 燃燒毀滅式治理

該治理措施主要是采用燃燒毀滅技術(shù)，使化工生產(chǎn)所產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行充分燃燒，通過(guò)燃燒將廢氣中的有害物質(zhì)分解出來(lái)，但不同的化工行業(yè)會(huì)使用不同的操作方法，目前，我國(guó)大部分化工行業(yè)主要采用三種操作方法。第一，簡(jiǎn)單直接地將廢氣焚燒，這種方法能高效摧毀廢氣，但僅適用于處理濃度較高的廢氣，低濃度的廢氣如果使用這種方法就可能會(huì)出現(xiàn)清理不徹底的情況。第二，是在第一種方法的基礎(chǔ)上額外加入若干助燃物，這種方法可以加快廢氣的燃燒速度，但投入成本較高。第三，催化燃燒，這種方法需要使用催化劑，但對(duì)溫度有沒(méi)有過(guò)高的要求，可有效降低治理成本和人工費(fèi)用，該方法的應(yīng)用范圍和使用頻率非常高。

1.3 生物治理

這種廢氣治理技術(shù)的原理是利用廢氣中有害物質(zhì)可溶解到水中的特點(diǎn)。在實(shí)際應(yīng)用中，將廢氣溶解到水中，然后再使用微生物對(duì)其進(jìn)行吸收處理，而有害物質(zhì)通過(guò)微生物吸收后再經(jīng)過(guò)代謝和自我生長(zhǎng)漸漸轉(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)，且這種處理方式的整個(gè)反應(yīng)過(guò)程都不會(huì)對(duì)環(huán)境和空氣造成二次污染，加上該技術(shù)本身具有便捷的特點(diǎn)，所以得到了廣泛的運(yùn)用[2]。但這種處理方式并不適用于高濃度和大風(fēng)量的廢氣處理，因?yàn)樾枰幚淼膹U氣量越大，消耗的水資源也就越多，所以，只適合應(yīng)用于產(chǎn)生的廢氣濃度低且風(fēng)量不大的化工企業(yè)中。

1.4 吸附法

吸附法是利用活性炭等吸附劑的自然吸附能力來(lái)對(duì)VOC廢氣進(jìn)行吸附處理。這種廢氣處理方式前期的投資較低且見(jiàn)效快，是目前國(guó)內(nèi)化工行業(yè)中運(yùn)用最多的處理VOC的方法。在實(shí)際應(yīng)用中，當(dāng)活性炭對(duì)VOC吸附飽和后，再進(jìn)行脫附和轉(zhuǎn)生、轉(zhuǎn)移，就可以將其轉(zhuǎn)移到一些大型的危廢處置廠家進(jìn)行二次處置了。從目前國(guó)內(nèi)化工行業(yè)運(yùn)用吸附法的情況來(lái)看，不同品質(zhì)的活性炭會(huì)產(chǎn)生不同的吸附效率，此外，當(dāng)活性炭進(jìn)行吸附時(shí)，所處環(huán)境的溫度、濕度、酸堿度、灰塵以及乳狀物也會(huì)對(duì)其吸附效果產(chǎn)生較大影響。據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，活性炭吸附的效率由于受其所在環(huán)境影響，發(fā)生的波動(dòng)范圍可高達(dá)50%～90%，吸附容量在5%～20%之間。

雖然吸附法具有很多其他VOC廢氣處理方式?jīng)]有的優(yōu)勢(shì)，但其劣勢(shì)在于不能對(duì)高溫、高濃度的VOC廢氣進(jìn)行處理，且經(jīng)過(guò)吸附法后設(shè)備后期的運(yùn)行成本會(huì)逐漸增加，而大部分的中小型化工企業(yè)并沒(méi)有主動(dòng)將廢棄的活性炭視作危廢品進(jìn)行處理，所以，對(duì)環(huán)境造成二次污染的幾率較高。此外，有些企業(yè)為了節(jié)約成本長(zhǎng)期不更換吸附劑，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)廢氣超標(biāo)排放的情況。

2 化工行業(yè)VOC的來(lái)源及特點(diǎn)分析

2.1 VOC廢氣的來(lái)源

目前，我國(guó)大部分化工企業(yè)在投入物料的生產(chǎn)過(guò)程中會(huì)經(jīng)過(guò)工藝裝置、原料槽、中間槽以及產(chǎn)品槽等生產(chǎn)環(huán)節(jié)，而這些生產(chǎn)環(huán)節(jié)中會(huì)產(chǎn)生大量的具有異味的揮發(fā)物質(zhì)，常見(jiàn)的有苯系物質(zhì)、萘、氨氣、硫化氫、酚、焦油、硫酸、堿、苯并芘等物質(zhì)。我國(guó)化工行業(yè)所產(chǎn)生的常見(jiàn)廢氣的特征、來(lái)源、原因以及主要污染物，具體內(nèi)容詳見(jiàn)表1。

表1 化工企業(yè)排放廢氣的具體情況

2.2 VOC廢氣治理工藝選擇

目前，從國(guó)內(nèi)大部分化工企業(yè)所產(chǎn)生的廢氣來(lái)看，這些廢氣所含有的有害物質(zhì)主要為甲苯、二甲苯、乙苯、苯并芘、苯乙烯、甲醛、乙酸乙酯等，這些有害物質(zhì)的性質(zhì)和常見(jiàn)的處理方式詳見(jiàn)表2。

表2 化工行業(yè)產(chǎn)生的廢氣所含污染物的特征一覽表

2.3 目前VOC廢氣治理存在的問(wèn)題及具體解決方案

通過(guò)以上內(nèi)容分析可知，常見(jiàn)的治理VOC廢氣的工藝技術(shù)各有優(yōu)缺點(diǎn)，截至目前，并沒(méi)有完全適用于所有情況的處理措施[3]。但可根據(jù)各化工行業(yè)的具體情況和其排放的廢氣中主要含有的有害物質(zhì)采取針對(duì)性的處理措施，因化工行業(yè)所產(chǎn)生的污染物具有氣體量波動(dòng)幅度大、間隙排放等特點(diǎn)，可選擇使用洗滌吸收—活性炭吸附—蒸汽脫除的處理模式對(duì)化工企業(yè)中無(wú)組織排放的廢氣進(jìn)行處理，經(jīng)過(guò)這一模式處理后的廢氣，還可以采用氮?dú)饷芊庋b置進(jìn)行負(fù)壓返回煤氣系統(tǒng)進(jìn)行二次處理回收。

3 VOC廢氣治理未來(lái)的發(fā)展方向及新技術(shù)應(yīng)用

3.1 生物分子轉(zhuǎn)換技術(shù)可充分利用污染物

近年來(lái)，我國(guó)對(duì)于節(jié)能環(huán)保的重視程度越來(lái)越高，在廢氣治理技術(shù)的研發(fā)上投入了很多的人力物力，也取得了較理想的成果，其中，被各界廣泛應(yīng)用的是生物分子轉(zhuǎn)化技術(shù)。該技術(shù)不僅可以將廢氣中的有害物質(zhì)進(jìn)行充分轉(zhuǎn)化，還可以將有害物質(zhì)變廢為寶，將其轉(zhuǎn)變?yōu)闊o(wú)害物質(zhì)。這種生物分子轉(zhuǎn)化技術(shù)具有成本低，操作簡(jiǎn)單，且不需要企業(yè)投入過(guò)多的成本，因此在國(guó)內(nèi)受到了積極地推廣和運(yùn)用[4]。所以，該技術(shù)作為國(guó)家未來(lái)重點(diǎn)扶持和推廣的廢氣處理技術(shù)，還會(huì)取得更多的進(jìn)步。

3.2 隔離治理技術(shù)，有害物質(zhì)提取

該技術(shù)是先將廢氣中的有害物質(zhì)提取出來(lái)，然后將這些有害物質(zhì)進(jìn)行隔離治理，通過(guò)這項(xiàng)工藝技術(shù)還可以將廢氣中的有機(jī)物質(zhì)回收利用，具有較高的節(jié)能降耗優(yōu)點(diǎn)。且通過(guò)該技術(shù)進(jìn)行廢氣處理還可以有效降低對(duì)空氣產(chǎn)生的污染，同時(shí)，還能有效降低化工生產(chǎn)對(duì)周圍環(huán)境造成的污染。但這種技術(shù)需要投入大量的成本，所以，并不適用于小型的化工企業(yè)。因此，該技術(shù)可應(yīng)用在一些廢氣排放量大，且經(jīng)過(guò)該技術(shù)回收的物質(zhì)有更高利用率和價(jià)值的化工行業(yè)[5]。雖然該技術(shù)存在投入成本高的特點(diǎn)，但因其具有高環(huán)保性，所以，通過(guò)不斷提高其技術(shù)水平且降低投入成本，可逐漸擴(kuò)大該技術(shù)的應(yīng)用范圍。

3.3 光催化分解治理

光催化分解工藝技術(shù)是目前國(guó)內(nèi)最先進(jìn)的廢氣處理工藝技術(shù)之一，是利用催化劑與光照進(jìn)行反應(yīng)的特點(diǎn)來(lái)分解化工行業(yè)所產(chǎn)生的廢氣。目前，使用該技術(shù)時(shí)需要有較強(qiáng)催化效果的催化劑，因催化劑本身價(jià)格不高，且屬于無(wú)危害性的材料，所以，得到了很多化工行業(yè)的青睞。隨著我國(guó)科技水平和經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，希望研究出更具環(huán)保性和節(jié)能性的高效催化劑。而目前新型納米材料就具有這種特質(zhì)，該材料無(wú)論是在取材還是在用料方面都非常的安全環(huán)保，且在未來(lái)的發(fā)展中還會(huì)取得新的突破。

3.4 其他VOC廢氣的先進(jìn)治理技術(shù)

目前，除上述VOC廢氣治理技術(shù)外，國(guó)內(nèi)外還提出了膜分離—吸附回收、活性炭吸附—氮?dú)饷摳健淠厥?、吸附濃縮—燃燒組合凈化沸石濃縮轉(zhuǎn)輪等先進(jìn)VOC廢氣治理技術(shù)，具體內(nèi)容詳見(jiàn)表3。

4 結(jié)語(yǔ)

總而言之，我國(guó)經(jīng)濟(jì)的高質(zhì)量增長(zhǎng)離不開(kāi)化工行業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展，而化工企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益以及環(huán)境保護(hù)工作又對(duì)我國(guó)綠色環(huán)保事業(yè)的發(fā)展有著非常重要的意義。目前，國(guó)內(nèi)外相關(guān)的VOC治理技術(shù)一直在不斷創(chuàng)新、突破，而對(duì)于各化工企業(yè)，高效率的治理VOC廢氣需要結(jié)合自身的實(shí)際情況來(lái)選擇最科學(xué)、最合理的處理技術(shù)，這樣才能有效降低VOC廢氣對(duì)環(huán)境造成的污染。

表3 VOC廢氣先進(jìn)治理技術(shù)一覽表