工業(yè)源VOCs的危害及防治措施

牛智寧 程青青

摘要：近年來(lái)，工業(yè)廢氣排放量日趨增多，嚴(yán)重阻礙了我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展。VOCs 廢氣對(duì)人體和環(huán)境均有嚴(yán)重的危害，因此，本文就 VOCs 廢氣來(lái)源與危害進(jìn)行討論，并介紹了相關(guān)的治理技術(shù)，以期為 VOCs 廢氣治理提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：VOCs ;廢氣處理;危害;防治措施

近年來(lái)，隨著生產(chǎn)效率的提升，環(huán)境污染問(wèn)題也日趨嚴(yán)重，VOCs 總量逐年增加，嚴(yán)重阻礙了我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，同時(shí)也對(duì)人們的身體健康構(gòu)成巨大威脅。人們逐漸意識(shí)到大氣污染是當(dāng)前亟待解決的重要環(huán)境污染問(wèn)題，其中，VOCs 廢氣對(duì)人體和環(huán)境的危害巨大，是現(xiàn)階段重點(diǎn)區(qū)域O3生成的主控因子，加之工業(yè)源VOCs 排放種類較多，對(duì)其的管控難度較大，引起了政府和社會(huì)的普遍關(guān)注。

1 ?揮發(fā)性有機(jī)化合物VOCs的定義

VOCs（volatile organic compounds）的定義有多種不同內(nèi)容。我們通常認(rèn)為它是常壓下沸點(diǎn)在50-260℃之間的揮發(fā)性有機(jī)物，或常溫下飽和蒸汽壓大于 133.32 Pa的有機(jī)化合物，總之，它具有易揮發(fā)、具有危害性等特點(diǎn)[1]。

VOCs 的排放源種類較多，有天然來(lái)源，如野生動(dòng)物排放、植物釋放、火山噴發(fā)或火災(zāi)的發(fā)生等產(chǎn)生單萜烯和異戊二烯;有人為排放源，如日常生活排放、交通運(yùn)輸、化石燃燒和工業(yè)排放等，其中工業(yè)生產(chǎn)的排放量最大。

2 ?揮發(fā)性有機(jī)化合物VOCs的危害

揮發(fā)性有機(jī)化合物的化學(xué)程度復(fù)雜，按照其化學(xué)結(jié)構(gòu)，可以進(jìn)一步分為：烷類、芳烴類i、酯類、醛類等，這些氣體一般具有一定惡臭和刺激性，嚴(yán)重影響人類的身體健康，據(jù)統(tǒng)計(jì)，全世界每年約160萬(wàn)人死于VOCs的污染。同時(shí)，它也嚴(yán)重破壞著動(dòng)植物的生長(zhǎng)[2]。另外，部分揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)入大氣后，產(chǎn)生的光氧化過(guò)程及一系列后續(xù)反應(yīng)，還會(huì)對(duì)臭氧層造成破壞，使得溫室效應(yīng)加劇。

石化企業(yè)VOCs的排放源可分為12類：廢水處理系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)、儲(chǔ)罐揮發(fā)及密封墊泄露等[3]。近幾年來(lái)，VOCs已經(jīng)成為大氣污染治理的焦點(diǎn)，我國(guó)相關(guān)部門頒發(fā)了相關(guān)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)，要求企業(yè)加大對(duì)VOCs的治理力度，嚴(yán)格限制各類污染物的排放。政府部門為了促進(jìn)企業(yè)主動(dòng)減排，采取了征收揮發(fā)性有機(jī)物排污費(fèi)等措施。在日益嚴(yán)峻的環(huán)境形勢(shì)影響下，眾多企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始重視VOCs 綜合治理，并快速推進(jìn)該項(xiàng)工作，以期在治理重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物污染攻堅(jiān)戰(zhàn)中占據(jù)主動(dòng)地位。

3 VOCs污染的防治技術(shù)

采用VOCs防治技術(shù)，提高末端治理效率和安全性，做到“應(yīng)收盡收，分質(zhì)收集，高效治理”，是實(shí)現(xiàn)工業(yè)源VOCs總量減排的關(guān)鍵途徑?，F(xiàn)行的 VOCs 處理技術(shù)方法有很多，各有其優(yōu)缺點(diǎn)。在此僅對(duì)吸附法、生物處理法、冷凝回收法進(jìn)行介紹。

3.1吸附技術(shù)

在 VOCs 治理領(lǐng)域中，吸附技術(shù)屬于傳統(tǒng)處理技術(shù)之一，具有成本低、工藝簡(jiǎn)單、凈化率高等特點(diǎn)，在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛。常用的吸附劑有活性炭、碳纖維和活性氧化鋁等，這些物質(zhì)的化學(xué)性穩(wěn)定、由一些細(xì)且密集的孔結(jié)構(gòu)組成，具有耐高溫高壓、耐酸堿等特性。其中活性炭的孔容積通常為0.2～1.0cm3/g，比表面積為300～3000 m2/g，比其他吸附劑的吸附容量更大，在工業(yè)生產(chǎn)中被廣泛使用[4]。活性炭吸附技術(shù)是利用吸附等溫線彎曲度的大小和斜率的變化，改變系統(tǒng)的壓力，以使吸附質(zhì)在加壓狀態(tài)下吸附，在減壓狀態(tài)下脫附，是恒溫或無(wú)熱源的吸附分離過(guò)程，它可以反復(fù)循環(huán)使用，成本相對(duì)較低。但是這種方法也存在一定缺點(diǎn)，它對(duì)設(shè)備和工藝流程的要求較高，通常需要在大型企業(yè)中與 RTO 等治理技術(shù)組合使用。目前，商業(yè)化活性炭空氣凈化器清潔層厚度為7cm×151 cm×126cm，去除率可達(dá) 90%以上。

3.2 生物處理法

生物處理法就是利用微生物對(duì)廢氣中的有機(jī)污染物等物質(zhì)進(jìn)行降解，將廢氣中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變成無(wú)害或低害的物質(zhì)。主要工藝有生物洗滌法、生物過(guò)濾法和生物滴濾法[5]。VOCs 廢氣雖然對(duì)人體和環(huán)境具有巨大危害，但卻為一些微生物提供了必要的生命資源，如能量和碳源。使得這些微生物不斷地將廢氣轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物，實(shí)現(xiàn)廢氣的凈化，該項(xiàng)技術(shù)操作簡(jiǎn)單，無(wú)二次污染，且對(duì)工藝的要求較低，運(yùn)行成本少，已在歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家廣泛應(yīng)用，也是有望替代吸附法的新技術(shù)。

一般情況下，要完成生物處理法要經(jīng)歷3個(gè)步驟：①將揮發(fā)性有機(jī)物中的有機(jī)污染物與水接觸，使其在水中迅速溶解; ②在液膜中溶解的有機(jī)物，在液態(tài)濃度低的情況下，逐步擴(kuò)散到生物膜中，并被附著在生物膜上的微生物吸收;③吸收了有機(jī)廢氣的微生物，通過(guò)自身的生理代謝，將有機(jī)廢氣成功降解，并轉(zhuǎn)化為對(duì)環(huán)境沒(méi)有損害的化合物質(zhì)，如CO2、H2O 和其它簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)物等。

3.3 冷凝回收技術(shù)

VOCs氣體的飽和蒸汽壓是隨著溫度的變化而變化的，冷凝回收技術(shù)就是利用這一特性，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)加壓或降溫，將蒸汽環(huán)境中的有機(jī)物質(zhì)凝結(jié)成液態(tài)，并從混合氣體中提取出來(lái)，這樣，有機(jī)廢氣便得到了一定的凈化，實(shí)現(xiàn)回收再利用。

在一定的溫度下，VOCs 濃度越高，脫除效果越好，這種方法適用于處理濃度高于25 g/m3、溫度低、濃度高的有機(jī)廢氣處理，當(dāng)處理濃度低于25 g/m3時(shí)，需要增加燃燒技術(shù)或吸附技術(shù)等作為前處理，以降低有機(jī)負(fù)荷。另外，該技術(shù)雖然工藝流程簡(jiǎn)單[6]，但處理過(guò)程需要配備液氨或冷凝水等冷凝介質(zhì)，操作條件較為苛刻，且難度比較大，一般要與其它技術(shù)結(jié)合使用，在一定程度上增加了設(shè)備的投資和處理的成本。

4. VOCs管控的共性問(wèn)題

4.1源頭控制能力薄弱，無(wú)組織排放問(wèn)題突出

據(jù)調(diào)查，石化企業(yè)使用的原輔材料是VOCs排放的重要來(lái)源，如原油、有機(jī)溶劑、涂料等[71]，雖然企業(yè)不斷改進(jìn)處理工藝，以達(dá)到相關(guān)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)的排放要求，但整個(gè)生產(chǎn)工藝復(fù)雜，產(chǎn)排污環(huán)節(jié)較多，VOCs的逸散揮發(fā)問(wèn)題依然存在，且無(wú)組織排放特征比較明顯。

4.2 VOCs治理技術(shù)低效

VOCs廢氣是由多種揮發(fā)性有機(jī)化合物組成，成分復(fù)雜，相關(guān)治理技術(shù)無(wú)法同時(shí)適用，導(dǎo)致治理技術(shù)多樣、差異大。部分企業(yè)僅依靠活性炭吸附的單一技術(shù)，具有一定的局限性，且存在較大安全隱患。.

4.3 運(yùn)行管控不規(guī)范，監(jiān)測(cè)監(jiān)控能力不足

管理制度的不健全，也是導(dǎo)致企業(yè)VOCs防治不力的原因之一。部分企業(yè)采用活性炭吸附工藝，卻不能定期更換吸附劑，使得吸附劑失效[8];或者雖采用了冷凝技術(shù)，但運(yùn)行溫度等關(guān)鍵參數(shù)達(dá)不到設(shè)計(jì)要求。所以，必須重點(diǎn)加強(qiáng)運(yùn)行管理、解決相關(guān)技術(shù)能力不足的問(wèn)題。另外，要定期監(jiān)測(cè)VOCs的排放濃度并對(duì)其進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)溯源與預(yù)警，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，及時(shí)調(diào)整。

結(jié)束語(yǔ)

石油化工行業(yè)工業(yè)處理后所產(chǎn)生的揮發(fā)物質(zhì)大部分含有有機(jī)揮發(fā)物VOCs，而有機(jī)揮發(fā)物VOCs是生態(tài)環(huán)境中光化學(xué)煙霧和PM2.5等有害環(huán)境物質(zhì)的重要成分，因此，研究有機(jī)揮發(fā)物VOCs具有重要意義。本文通過(guò)對(duì)有機(jī)揮發(fā)物VOCs的相關(guān)技術(shù)進(jìn)行研究，旨在為石化企業(yè)的有機(jī)揮發(fā)物減排提供指導(dǎo)方向。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：牛智寧，1990年9月 ，男，陜西靖邊人，本科，陜西延長(zhǎng)中煤榆林能源化工有限公司，環(huán)境管理