大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機廢氣治理技術(shù)略論

溫文婷

（東莞市生態(tài)環(huán)保研究院有限公司 廣東東莞 523000）

引言

揮發(fā)性有機廢氣是一種常見的有害氣體，對人體的健康有著重要的影響，一般情況下，揮發(fā)性有機廢氣沸點的在50℃-250℃，飽和蒸氣壓超過133.32Pa，主要是以蒸氣的方式而存在的揮發(fā)性有機氣體（VOCs）。根據(jù) 《揮發(fā)性有機物無組織排放控制標(biāo)準(zhǔn)》（GB 37822-2019），揮發(fā)性有機物是指參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機化合物，或者根據(jù)有關(guān)規(guī)定確定的有機化合物。按有機氣體的化學(xué)結(jié)構(gòu)不同，揮發(fā)性的有害氣體主要分為烷類、芳烴類、烯類等八大類，它們大多具有致畸致癌性的特征。有機廢氣中的有害氣體顯著的特征就是污染來源多、傳播范圍廣，對環(huán)境的污染較為嚴(yán)重，對人的身體傷害與生產(chǎn)活動危害比較大，影響著社會的可持續(xù)發(fā)展。

1 大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機廢氣給人體健康帶來的危害

1.1 室內(nèi)危害

室內(nèi)有機廢氣的產(chǎn)生與來源主要是以家具、建筑裝飾物、防水涂料、乳膠漆等散發(fā)產(chǎn)生的揮發(fā)性有害氣體（主要以含苯、含氨化合物氣體為主），影響人們的身體健康，在室內(nèi)有限的空間內(nèi)出現(xiàn)有機廢氣濃度超標(biāo)，導(dǎo)致處在室內(nèi)環(huán)境中的人產(chǎn)生流淚、惡心、頭暈、嘔吐、四肢乏力、呼吸困難、昏迷等現(xiàn)象，嚴(yán)重時導(dǎo)致人的記憶力下降、抽搐或者昏迷等現(xiàn)象。[1]如果室內(nèi)排放的甲醛有害氣體具有隱蔽性、潛伏性、長期性等特點，如果人長時間在低濃度的有機廢氣環(huán)境中活動，容易造成內(nèi)部臟器發(fā)生病變，會嚴(yán)重?fù)p傷人體的肝腎和神經(jīng)系統(tǒng)，引起喉癌、鼻癌等病變，給人的生命安全帶來影響。

1.2 室外危害

（1）直接危害

揮發(fā)性有機廢氣與大氣中的顆粒結(jié)合在一起，直接對環(huán)境造成了極大的危害，對人體健康的影響和植物生長方面的影響。如果大氣中存在的有機廢氣過多，就容易產(chǎn)生霧霾、PM2.5 增加、空氣質(zhì)量變差等，人長期在這種環(huán)境下活動，呼入的有害氣體就會對身體造成危害。而且在自然環(huán)境中，揮發(fā)性有機物在太陽光的作用下，發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)，形成有害的氣體，容易對人的身體造成傷害，如果這些物質(zhì)在人體內(nèi)沉積，容易引起體內(nèi)的臟器病變，是造成癌癥產(chǎn)生的重要原因之一，嚴(yán)重影響著人體健康與生存，進(jìn)而影響著人們的生活質(zhì)量。如果揮發(fā)性有機物在大氣中含量增加，導(dǎo)致大氣中的硫化物和氟化物的含量上升，容易產(chǎn)生酸雨等情況，而且大氣中的污染物超標(biāo)，植物在進(jìn)行光合作用時，容易將有害氣體吸入，對植物產(chǎn)生直接危害，導(dǎo)致農(nóng)作物絕收或者產(chǎn)量下降，嚴(yán)重時也會影響農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量。大氣中的揮發(fā)性有機物低濃度污染也容易導(dǎo)致植物慢性病變，如果人或者其他動物食用后，容易導(dǎo)致體內(nèi)污染物含量超標(biāo)，從而影響著人體健康的發(fā)展。

（2）間接危害

揮發(fā)性有機廢氣的間接危害主要是對氣候環(huán)境造成的影響，從而影響著整個自然界的環(huán)境，人在吸入有害氣體時，容易對人的健康帶來危害。而且大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機物的增加，容易導(dǎo)致溫室效應(yīng)，造成全球的溫度上升、冰川融化、海平面上升，淹沒土地，導(dǎo)致空氣質(zhì)量變差、變得渾濁，陽光被大氣中的煙塵微粒遮擋，使得地面光照輻射減少，動植物吸收不到足夠的陽光，影響動植物生長，造成農(nóng)作物減產(chǎn)。[2]同時，一些揮發(fā)性有機物在陽光紫外線的作用下，會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成光化學(xué)煙霧，減少了農(nóng)作物的光輻射，影響著植物的光合作用，導(dǎo)致植物、農(nóng)產(chǎn)品的質(zhì)量下降，從而間接的影響著人類的生存。另外，大氣環(huán)境中的微粒具有水汽凝結(jié)核的作用，在風(fēng)力作用下，導(dǎo)致不同區(qū)域的降水量發(fā)生變化，容易造成洪災(zāi)、強降雨惡劣天氣發(fā)生，改變氣候環(huán)境，對人類的生存環(huán)境造成威脅。

2 大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機廢氣治理需要從源頭上防控

2.1 工業(yè)生產(chǎn)過程中的源頭防控

工業(yè)生產(chǎn)帶來的揮發(fā)性有機廢氣一直是嚴(yán)重的污染氣體之一，是大氣污染中廢氣來源的重要源頭之一，而且工業(yè)生產(chǎn)排放的有機廢氣成分含量復(fù)雜、容易造成酸雨、PM2.5 增加、霧霾現(xiàn)象等等，給地球上的動植物生存環(huán)境帶來嚴(yán)重威脅，由于工業(yè)生產(chǎn)中帶有多種污染性的有機廢氣，在大氣環(huán)境中與水蒸氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，還會造成更嚴(yán)重的大氣污染。工業(yè)源主要包括石油化工生產(chǎn)、煤炭加工生產(chǎn)等行業(yè)，在生成過程中產(chǎn)生大量的VOCs 原料的生產(chǎn)行業(yè)，油類（燃油、溶劑等）儲存、運輸和銷售過程也是產(chǎn)生有機廢氣的重要來源之一，以及在一些涂裝、印刷、膠合板生產(chǎn)等行業(yè)。

從源頭上采取控制措施，可以最大限度降低有機廢氣的產(chǎn)生，需要采用多種途徑進(jìn)行控制。首先，鼓勵企業(yè)采用先進(jìn)的技術(shù)、工藝，使用符合產(chǎn)業(yè)政策要求的生產(chǎn)設(shè)備、原料和工藝，將清潔能源應(yīng)用于企業(yè)生產(chǎn)中。[3]針對石油化工生產(chǎn)、煤炭加工生產(chǎn)等容易產(chǎn)生VOCs 原料的生產(chǎn)行業(yè)，做好密閉性控制與管理，針對油類（燃油、溶劑等）儲存、運輸和銷售過程，儲油庫、加油站和油罐車宜配備相應(yīng)的油氣收集系統(tǒng)，控制廢氣的排放，儲油庫、加油站宜配備相應(yīng)的油氣回收裝置，避免廢氣排放到大氣中，油類（燃油、溶劑等）儲罐宜采用高效密封的浮頂罐，做好密閉防控管理措施，針對生產(chǎn)涂料、油墨、膠粘劑、清洗劑等含VOCs 產(chǎn)品的企業(yè)，所生產(chǎn)的產(chǎn)品要符合VOCs 含量限值要求；針對涂裝、印刷、行業(yè)等使用含VOCs 原料的企業(yè)，鼓勵使用低揮發(fā)性含量原料，替代高揮發(fā)性含量原料。

2.2 做好揮發(fā)性有機廢氣的監(jiān)測

為提高空氣質(zhì)量，生態(tài)環(huán)境部門要加大對工業(yè)企業(yè)廢氣排放進(jìn)行監(jiān)督檢查，積極引導(dǎo)企業(yè)展開生產(chǎn)過程中的揮發(fā)性有機廢氣監(jiān)測，做好日常揮發(fā)性有機廢氣的監(jiān)測記錄，并完善相關(guān)的管理制度，保證企業(yè)日常生產(chǎn)的廢氣處理設(shè)備、儀器能正常的運行，便于生態(tài)環(huán)境管理部門能及時對企業(yè)的環(huán)保措施進(jìn)行查詢。同時，生態(tài)環(huán)境部門也要實時對大氣中的揮發(fā)性有機廢氣進(jìn)行監(jiān)測。結(jié)合當(dāng)前環(huán)境保護(hù)與相關(guān)法律規(guī)定的要求，生態(tài)環(huán)境管理部門需要不斷完善管理制度和監(jiān)管，充分利用大數(shù)據(jù)系統(tǒng)對環(huán)境污染數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，及時發(fā)現(xiàn)大氣污染點的位置。并針對當(dāng)前國家環(huán)境保護(hù)的要求，要求企業(yè)改進(jìn)落后的的廢氣處理系統(tǒng)，提高廢氣處理效率，要求企業(yè)能夠做到節(jié)能減排的目標(biāo)，加快企業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整，提高大氣環(huán)境的質(zhì)量。

3 大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機廢氣治理需要做好過程治理

3.1 注重工業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)的優(yōu)化

目前，我國工業(yè)生產(chǎn)帶來的大氣污染問題，給氣候環(huán)境的變化帶來了較為嚴(yán)重的影響，加強對企業(yè)生產(chǎn)有機廢氣排放的治理，成為政府面臨的主要問題。工業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)是將工業(yè)生產(chǎn)與環(huán)境保護(hù)相結(jié)合的生產(chǎn)方式，來提高企業(yè)的生產(chǎn)效能，減低企業(yè)生產(chǎn)廢棄物的排放。

清潔生產(chǎn)技術(shù)主要包括降低能源、原料消耗，減少廢物產(chǎn)生量以及采用清潔能源等幾個階段，其核心是從源頭上來控制企業(yè)有機廢氣排放，以預(yù)防為主，對企業(yè)的生產(chǎn)采用全過程的控制，提高企業(yè)生產(chǎn)的生態(tài)效益，該技術(shù)要求企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計階段，首先需要選擇沒有污染的替代品作為原材料，從源頭上控制企業(yè)生產(chǎn)中產(chǎn)生的揮發(fā)性有機廢氣，減少廢棄物和有毒氣體的排放量，控制有機廢氣的產(chǎn)生；其次，按照有機廢氣排放管理的要求，結(jié)合企業(yè)生產(chǎn)環(huán)境的要求，控制企業(yè)整體生產(chǎn)的要求，減少生產(chǎn)中帶來的有機廢氣排放與環(huán)境污染，同時還需要利用最新技術(shù)，對在化工生產(chǎn)的過程中，采用自動化、計算機技術(shù)對整個生產(chǎn)進(jìn)行合理的協(xié)調(diào)與配置，將多種技術(shù)融合在一起，采用清潔生產(chǎn)技術(shù)，對原料處理過程進(jìn)行優(yōu)化，降低原材料與能源消耗，對企業(yè)的生產(chǎn)過程進(jìn)行優(yōu)化調(diào)整，采用綜合性的預(yù)防措施，降低企業(yè)生產(chǎn)過程中三廢的產(chǎn)生。

3.2 強化企業(yè)環(huán)保意識

針對一些重點化工企業(yè)、鋼鐵企業(yè)等，由于生產(chǎn)中產(chǎn)生的有機廢氣較多，需要強化企業(yè)的環(huán)境保護(hù)意識，才能促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展。首先，要提高企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)與員工的環(huán)境保護(hù)意識，對企業(yè)生產(chǎn)的每一個環(huán)節(jié)都要加大對環(huán)境保護(hù)的意識，并在生產(chǎn)環(huán)節(jié)投入資金來改進(jìn)生產(chǎn)工藝，降低生產(chǎn)環(huán)節(jié)可能造成的環(huán)境污染，通過組織企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)與員工學(xué)習(xí)新的生產(chǎn)技術(shù)，逐步提高企業(yè)清潔生產(chǎn)技術(shù)水平，促進(jìn)企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。其次，企業(yè)要建立完善的環(huán)境保護(hù)機制，加大對生產(chǎn)過程中可能產(chǎn)生的有機廢氣等環(huán)節(jié)進(jìn)行控制，由專門的管理人員對每一個生產(chǎn)環(huán)節(jié)進(jìn)行監(jiān)督管理，如果發(fā)現(xiàn)生產(chǎn)過程中存在有機廢氣、環(huán)境污染問題，管理人員需要立即糾正，并做好記錄，同時向上級匯報，要求生產(chǎn)人員糾正生產(chǎn)加工流程。最后，構(gòu)建綠色環(huán)保生產(chǎn)措施，企業(yè)要結(jié)合實際生產(chǎn)的要求，對環(huán)境保護(hù)設(shè)施建設(shè)與環(huán)保管理進(jìn)行合理地設(shè)置，并及時加強與政府環(huán)保部門溝通與交流，加強對企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行改造，并以節(jié)能環(huán)保為目標(biāo)，嚴(yán)格按照國家的標(biāo)準(zhǔn)與要求對生產(chǎn)流程與生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行管理，企業(yè)管理部門要在生產(chǎn)流程中容易產(chǎn)生的有機廢氣安裝廢氣處理裝置，并設(shè)置專門的工作人員進(jìn)行督查，配備救援人員與器材，降低企業(yè)生產(chǎn)過程中，可能產(chǎn)生的有機廢氣污染問題，同時企業(yè)還需要不斷的開發(fā)新的清潔技術(shù)，開發(fā)環(huán)保新產(chǎn)品，提高企業(yè)的生產(chǎn)質(zhì)量。

3.3 企業(yè)做好生產(chǎn)裝置的排查

為了保證企業(yè)的生產(chǎn)安全，要進(jìn)一步優(yōu)化和改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，合理的應(yīng)用先進(jìn)的技術(shù)來改進(jìn)企業(yè)的生產(chǎn)，加強對先進(jìn)清潔生產(chǎn)技術(shù)以及新能源應(yīng)用技術(shù)的研究，定期采用專業(yè)設(shè)備對企業(yè)的生產(chǎn)裝置的安全性能進(jìn)行檢查，防止企業(yè)在生產(chǎn)過程中可能出現(xiàn)的泄漏問題，根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)的要求，做好企業(yè)生產(chǎn)裝置的日常維護(hù)與管理工作，及時更換設(shè)備的破損元件，還需要做好定期巡查工作，并對檢測結(jié)果做好登記工作，以保證企業(yè)生產(chǎn)的安全。

4 大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機廢氣治理需要做好末端治理

4.1 吸附技術(shù)在有機廢氣處理中的應(yīng)用

吸附法主要采用吸附劑對有機廢氣進(jìn)行吸附，通過吸附劑將有機廢氣分離處理，該技術(shù)采用吸收和清除揮發(fā)性有機物的方法來凈化空氣，在具體處理的過程中，排氣裝置將揮發(fā)性有機廢氣噴入過濾器，廢氣在經(jīng)過過濾器時，對廢氣進(jìn)行吸附處理，并釋放出處理后的空氣。

（1）直接吸附處理技術(shù)

這是一種比較常用的廢氣處理技術(shù)，它采用高品質(zhì)的吸附劑對廢氣中的揮發(fā)性的有機廢氣進(jìn)行吸附處理，這種方法對廢氣的處理效果可以到達(dá)90%以上，對吸收有機廢氣具有十分重要的作用。直接吸附廢氣處理方法的優(yōu)勢比較突出，有機廢氣處理設(shè)備簡便，投資成本低，很多企業(yè)都采用這種技術(shù)來處理有機廢氣，對濃度比較低、揮發(fā)性的有機廢氣處理十分有效，應(yīng)用范圍十分廣泛，處理有機廢氣效率也比較好，在企業(yè)的廢氣治理中十分有效。但是，采用這種有機廢氣處理技術(shù)使用后，已經(jīng)飽和的吸附材料無法再生使用，如果處理不當(dāng)，容易造成環(huán)境污染。只有工作人員定期對吸附材料進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)吸附材料失效后，及時更換吸附材料，才能保證有機廢氣的處理效果。

（2）吸附回收技術(shù)

這種處理技術(shù)與直接處理技術(shù)不同，在吸附原理與方法上存在著明顯的差異，主要是采用多孔物質(zhì)對揮發(fā)性有機廢氣吸附，降低有機廢氣的含量。一般情況下主要采用活性炭作為多孔吸附物質(zhì)，活性炭的吸附能力強，成本低，在吸附劑吸附飽和后經(jīng)過凈化處理后，可以循環(huán)使用，使得多孔循環(huán)吸附劑可以循環(huán)利用，不僅能降低企業(yè)的廢氣處理成本，提高了吸附劑的利用效率，但是在實際處理的過程中，采用蒸發(fā)處理技術(shù)容易導(dǎo)致部分吸附的有機廢氣被重新吹出，造成環(huán)境污染，這就需要將吸附飽和的吸附劑進(jìn)行冷凝處理，使吸附的有機廢氣轉(zhuǎn)化液體后，進(jìn)行回收處理。[4]采用吸附回收技術(shù)處理方法的工藝比較復(fù)雜，在實際處理的過程中，需要大量的能源，對能源的消耗也比較大，成本較高，而且多孔吸附物質(zhì)的提純度不夠高，還需要將其他方法綜合在一起使用。

4.2 冷凝技術(shù)

由于有機廢氣中還有多種成分，冷凝處理方法是揮發(fā)性有機廢氣處理中常用的一種處理技術(shù)，通過對揮發(fā)性有機廢氣進(jìn)行成功降溫處理之后，將污染物中的有機廢氣轉(zhuǎn)化為液態(tài)或者流體狀態(tài)，然后對轉(zhuǎn)化為液體或者流體狀態(tài)的有機廢氣進(jìn)行回收。冷凝處理技術(shù)對揮發(fā)性有機廢氣處理的最大優(yōu)勢就是廢氣處理的綜合成本比較低、對有機廢氣分離的效果比較好，適用于廢氣濃度比較高、成分比較復(fù)雜的有機廢氣處理。例如，對于一些成分復(fù)雜、揮發(fā)性的有機廢氣，采用冷凝處理時，需要開展多次低溫處理，分步驟、分批次的對不同低溫狀態(tài)的廢氣進(jìn)行處理，處理的成本較高，還有些廢氣的處理需要專門的設(shè)備，使得企業(yè)的有機廢氣處理的成本增高。當(dāng)前，冷凝處理技術(shù)對揮發(fā)性有機廢氣處理中的應(yīng)用，主要是作為吸附處理技術(shù)或者燃燒處理技術(shù)的前置處理技術(shù)，以更好的對廢氣進(jìn)行分離，同時，這種方法需要與其他處理技術(shù)融合在一起進(jìn)行合理使用，才能提高揮發(fā)性有機廢氣的處理效率，這樣才能夠最大程度發(fā)揮出它的價值作用。

4.3 銷毀技術(shù)

（1）催化燃燒處理技術(shù)

催化燃燒處理技術(shù)是一種常用的有機廢氣處理技術(shù)，主要是在低溫的狀態(tài)下，采用催化劑對揮發(fā)性的有機廢氣進(jìn)行燃燒處理，從而能有效地對企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢氣進(jìn)行凈化處理，催化燃燒處理技術(shù)主要應(yīng)用于化工行業(yè)、噴漆行業(yè)以及涂料生產(chǎn)等企業(yè)生產(chǎn)中，催化燃燒處理設(shè)備一般都需要比較專業(yè)性的設(shè)備，主要由預(yù)熱裝置、催化燃燒裝置等設(shè)備構(gòu)成，在催化燃燒的過程中，要求不能產(chǎn)生二次污染，催化劑一般可以利用氧化鋁，但由于這種貴金屬催化劑成本較高，在具體的應(yīng)用中，逐漸采用其他催化劑代替，也能提高廢氣的處理效果，同時還能降低企業(yè)廢氣處理的成本。目前，我國已經(jīng)采用稀土型催化劑已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，由于揮發(fā)性有機廢氣在高溫下與空氣混合，容易產(chǎn)生爆炸，這需要關(guān)注燃燒的安全問題，在使用催化燃燒凈化處理技術(shù)來處理有機廢氣時，需要嚴(yán)格控制有機物與空氣的混合比，將配比控制在爆炸極限的下限，提高廢氣處理的安全性。

（2）吸附濃縮催化燃燒處理技術(shù)

這種技術(shù)主要將吸附處理技術(shù)與催化燃燒技術(shù)綜合在一起，對有機廢氣進(jìn)行燃燒控制處理，對提高廢氣處理的效果十分有效。它主要是通過利用多孔吸附劑對揮發(fā)性有機廢氣進(jìn)行吸附處理，直到吸附劑吸附失效時，要及時停止設(shè)備工作，對吸附劑進(jìn)行凈化處理后重新利用，可以有效的降低廢氣處理成本，提高企業(yè)廢氣的處理效果。而脫附后的揮發(fā)性有機廢氣將會被濃縮，加入催化劑后送入到燃燒室，轉(zhuǎn)化成二氧化碳與水，經(jīng)過凈化處理后排出。有機廢氣處理的過程中，當(dāng)揮發(fā)性有機廢氣達(dá)到一定濃度時，可以采取一定的措施，將其在催化床上進(jìn)行燃燒處理，降低有機廢氣的濃度與含量，還可以作為活性炭脫附的再生熱量，做到循環(huán)利用，在一定程度上可以提高廢氣的處理效率，降低廢氣處理的成本。催化燃燒處理設(shè)備主要由凈化主機、引風(fēng)機和控制系統(tǒng)組成，這種設(shè)備的安全性與穩(wěn)定性比較高，而且操作比較簡便，后期的維護(hù)也比較簡單，可以降低企業(yè)生產(chǎn)的運行成本。

（3）生物法

生物處理技術(shù)屬于一種新型技術(shù)。在適宜的環(huán)境條件下，利用微生物的氧化代謝作用將廢氣中的有機污染物分解為二氧化碳、水和其他無機物，進(jìn)而達(dá)到有機廢氣降解的目的。[5]微生物將廢氣中的有害物質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)化后，廢氣中的氣態(tài)污染物首先要經(jīng)氣相轉(zhuǎn)移到液相或固體表面進(jìn)行一系列的處理，直到污染物才在液相或固體表面被微生物吸附降解。生物法包括有生物滴濾法、生物過濾法和生物洗滌法，安全性較高，而且便于操作，不會形成二次污染，主要運行成本低，適用于中低濃度有機廢氣處理。

結(jié)語

由于企業(yè)揮發(fā)性有機廢氣具有多樣化，不同的廢氣還具有不同的化學(xué)性質(zhì)，而且不同企業(yè)排放的揮發(fā)性有機廢氣濃度不同，在針對廢氣進(jìn)行治理時，需要結(jié)合有機廢氣的性質(zhì)，選擇有針對性的方法進(jìn)行處理。為了有效解決社會發(fā)展過程中產(chǎn)生的有機廢氣的危害，減少有害氣體對大氣環(huán)境的污染，以保證人們的身體健康。這就需要企業(yè)創(chuàng)新有機廢氣處理技術(shù)，轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的廢氣處理模式，利用冷凝法、生物處理法等先進(jìn)的處理技術(shù)，對揮發(fā)性有機廢氣進(jìn)行分離清除，降低有機廢氣的危害。