化工行業(yè)VOC廢氣治理措施分析

陳 剛，陸曉昊，潘春雷，蔣建勇

（1.浙江獻(xiàn)馳環(huán)?？萍加邢薰荆憬?杭州 311612；2.杭州綠普環(huán)境科技有限公司，浙江 杭州 310000；3.浙江瑞陽環(huán)?？萍加邢薰荆憬?溫州 325200；4.天能控股集團有限公司，浙江 湖州 313100）

引言

在工業(yè)化和城市化加快發(fā)展的背景下，我國很多地區(qū)的大氣污染現(xiàn)象日益嚴(yán)重?！笆濉币詠恚瑸楦纳拼髿猸h(huán)境污染問題，從根本上控制污染源的排放，減少溫室氣體的產(chǎn)生，我國出臺了一系列政策標(biāo)準(zhǔn)和工作方案，同時針對VOC廢氣的減排制定了階段性的目標(biāo)任務(wù)[1]。VOC廢氣是臭氧和霧霾產(chǎn)生的關(guān)鍵性前體物質(zhì)，構(gòu)建VOC廢氣污染防治管理體系是重要的工作目標(biāo)。但與發(fā)達(dá)國家相比，我國在VOC廢氣治理方面起步較晚，化工行業(yè)產(chǎn)生的VOC廢氣種類較多，理化性質(zhì)比較復(fù)雜，廢氣的排放形式也比較多樣，目前廢氣治理基礎(chǔ)仍然比較薄弱，治理技術(shù)水平有待提高。采取有效的治理措施來實現(xiàn)化工行業(yè)VOC廢氣的達(dá)標(biāo)排放是一項艱巨且復(fù)雜的任務(wù)。

1 化工行業(yè)VOC廢氣概述

VOC廢氣指的是揮發(fā)性有機廢氣，是常溫狀態(tài)下，沸點在50～260 ℃之間的各類有機化合物的總稱，這些化合物具有易揮發(fā)的特點，能夠參與大氣的光化合反應(yīng)[2]。由于VOC廢氣的理化性質(zhì)并不穩(wěn)定，在日光照射下易發(fā)生反應(yīng)，因此造成霧霾等問題。同時，很多揮發(fā)性有機物都有毒，人體大量吸入會增加肺的負(fù)擔(dān)，還會增加細(xì)胞癌變的可能。如果空氣中彌漫大量VOC廢氣，區(qū)域內(nèi)動植物的生長都會不同程度地受到影響[3]。

2 化工行業(yè)VOC廢氣治理技術(shù)

2.1 低溫等離子處理技術(shù)

低溫等離子態(tài)是物質(zhì)存在的第四種形態(tài)，其中集合了大量的中性離子和正負(fù)帶電離子，是一種以集體方式存在的準(zhǔn)中性狀態(tài)。在對化工行業(yè)VOC廢氣進(jìn)行處理時，可以利用低溫等離子處理技術(shù)，使大量高能電子和自由基等活性粒子以較高的頻率反復(fù)轟擊VOC廢氣分子，將其中的各類成分電離出來。在經(jīng)過一系列的化學(xué)反應(yīng)之后，其中對人體有害的氣體會轉(zhuǎn)化為無害狀態(tài)，同時減少對大氣的污染和破壞[4]。與其他治理技術(shù)相比，低溫等離子處理技術(shù)的優(yōu)點在于操作簡單、占用空間小、裝置成本費用低等。但與此同時，這種技術(shù)容易形成小分子化合物，對二氧化碳的選擇性也不高，因此在操作不當(dāng)?shù)那闆r下容易出現(xiàn)二次污染。

2.2 生物技術(shù)

生物技術(shù)具有綠色化和環(huán)保化的特點，近年來在各個領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。在對化工行業(yè)VOC廢氣進(jìn)行治理時也可以使用這種技術(shù)手段，利用一些以VOC廢氣為養(yǎng)料的微生物，通過其新陳代謝功能對廢氣進(jìn)行降解，使其轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水。在實際應(yīng)用過程中，生物技術(shù)的優(yōu)勢比較明顯，前期投資較少，使用設(shè)備綠色環(huán)保，在運行的過程中不會造成二次污染[5]。當(dāng)前，在對低濃度VOC廢氣進(jìn)行處理時，生物技術(shù)已被廣泛應(yīng)用，生物菌的種類也更加多樣化。但由于生物技術(shù)的發(fā)展時間較短，當(dāng)前在微生物培養(yǎng)方面還存在不足，微生物對VOC廢氣的降解速度有待提升，因此目前只能用于處理低濃度廢氣。當(dāng)前生物技術(shù)處理VOC廢氣的工藝也并不成熟，未來還需要不斷進(jìn)行探索和研究。

2.3 微波催化氧化技術(shù)

微波催化氧化技術(shù)是在傳統(tǒng)空氣凈化技術(shù)和解吸技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來的。在運用這種方法對VOC廢氣進(jìn)行治理時，可以有效縮短廢氣吸附時間，大幅度提高治理效率，同時大大降低成本消耗。微波催化氧化技術(shù)的吸附能力較強，通常可以重復(fù)利用20次以上，在反復(fù)使用的過程中，吸附效果并不會發(fā)生明顯變化。從技術(shù)應(yīng)用角度來說，微波催化氧化技術(shù)與污水治理技術(shù)具有較強的相似性，因此在VOC廢氣治理的過程中可以充分運用污水治理的經(jīng)驗。

2.4 冷凝技術(shù)

在化工生產(chǎn)過程中，大多數(shù)VOC廢氣都不是直接產(chǎn)生的，而是在工業(yè)廢渣中產(chǎn)生的。在對工業(yè)廢渣進(jìn)行處理時，化工企業(yè)通常會將其先存到冷凝罐中進(jìn)行降溫處理。在溫度下降到一定程度之后，這些廢渣會發(fā)生凝結(jié)，其中的有機物會被分離出來，避免VOC廢氣的無序排放。冷凝技術(shù)的操作過程比較簡單，工作人員接受程度也較高[6]。同時，冷凝技術(shù)在操作過程中不會對周邊環(huán)境造成污染與破壞，不僅可以減少VOC廢氣在大氣中的排放量，還可以將其中有價值的有機物分離出來，再使用合理的手段對其進(jìn)行回收。但冷凝技術(shù)對周圍環(huán)境的要求較高，比如冷凝過程需處于低溫狀態(tài)。冷凝技術(shù)對VOC廢氣的濃度也有較高要求，面對低濃度廢氣時，處理效果會大打折扣。

2.5 納米材料凈化技術(shù)

在社會生產(chǎn)生活中，納米材料是一種比較常見的材料，這是一種超細(xì)的材料，具有較好的吸附能力及凈化功能。在光照的條件下，納米材料可以將有機物轉(zhuǎn)化為二氧化碳、有機酸及水。其在對VOC廢氣進(jìn)行處理時體現(xiàn)出明顯優(yōu)勢，不僅可以將那些原本不能降解的物質(zhì)分解，還可以加快廢氣分解的速度[7]。當(dāng)前，納米材料凈化技術(shù)已經(jīng)在室內(nèi)環(huán)境空氣凈化領(lǐng)域廣泛應(yīng)用，未來將會被用于VOC廢氣治理領(lǐng)域，將廢氣中對人體健康有害的物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)，使化工企業(yè)排放的廢氣更加環(huán)保。

3 化工行業(yè)VOC廢氣治理措施

3.1 制定VOC廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)

在對VOC廢氣進(jìn)行治理時，國家和地區(qū)環(huán)保執(zhí)法部門要發(fā)揮應(yīng)有的作用，按照排放準(zhǔn)則對化工企業(yè)實施相應(yīng)的管理。因此，制定VOC廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)十分重要。當(dāng)前，我國針對VOC廢氣的排放還沒有形成一個全面化、具體化的標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)前環(huán)境技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中也缺乏能代表VOC廢氣排放量的保護指標(biāo)體系。在未來，我國要根據(jù)化工行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀制定VOC廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)體系，對VOC廢氣的排放總量進(jìn)行嚴(yán)格管控，這是遏制VOC廢氣污染的重要途徑。首先，VOC廢氣的實質(zhì)是由于化學(xué)溶劑污染而釋放的有機污染物，因此可以使用TVOC這一指標(biāo)來表示VOC廢氣的釋放程度，并根據(jù)這一程度對排放物的暴露情況進(jìn)行控制。其次，化工行業(yè)使用的化學(xué)制劑種類多樣，每年都會產(chǎn)生很多新型的制劑，產(chǎn)品生產(chǎn)更新速度較快，因此難以通過單位時間生產(chǎn)的TVOC來確定污染控制指數(shù)。在這樣的情況下，可以構(gòu)建溶劑回收控制指數(shù)，對造成VOC廢氣的有機物測量溶劑進(jìn)行回收。最后，各個地區(qū)要根據(jù)當(dāng)?shù)毓I(yè)發(fā)展程度和發(fā)展水平來確定TVOC排放的總體控制方案，實現(xiàn)對TVOC的全程化控制，避免殘留的溶劑氣體經(jīng)過稀釋之后直接被排放到大氣中，造成環(huán)境污染。

3.2 提高化工行業(yè)準(zhǔn)入和發(fā)展的要求

相關(guān)部門應(yīng)通過提高化工行業(yè)的準(zhǔn)入門檻，對相關(guān)企業(yè)進(jìn)行篩選，對行業(yè)發(fā)展提出更高要求，并對VOC廢氣進(jìn)行有效治理。（1）相關(guān)部門要根據(jù)化工行業(yè)VOC廢氣治理的經(jīng)驗和知識來對化工企業(yè)的生產(chǎn)行為進(jìn)行綜合考察，并制定有效措施最大程度地減少VOC廢氣排放。（2）制定化工行業(yè)溶劑污染物減排要求，從技術(shù)路線、廢氣治理、設(shè)備更新以及行業(yè)管理等方面減少VOC廢氣的產(chǎn)生，同時要盡量選用污染程度低、經(jīng)濟效益高的廢氣治理技術(shù)。（3）在對VOC廢氣進(jìn)行處理時，要運用整套處理技術(shù)，實現(xiàn)全過程控制，實現(xiàn)資源節(jié)約和廢氣處理的有效結(jié)合；還要運用綜合防控技術(shù)，對化工行業(yè)產(chǎn)生的廢水、廢氣等進(jìn)行綜合處理，減少二次污染，避免污染物發(fā)生轉(zhuǎn)結(jié)[8]。

3.3 研究新型治理技術(shù)

當(dāng)前，很多化工企業(yè)在對VOC廢氣進(jìn)行治理時仍然沿用吸附法、冷凝法、燃燒法等常規(guī)的技術(shù)手段。未來，相關(guān)人員要研發(fā)新的吸收劑和吸收器，同時對反應(yīng)器進(jìn)行改造，這有利于提升工藝技術(shù)的應(yīng)用效果，降低治理成本，還可以解決VOC廢氣回收過程中普遍存在的解溶和解析問題。尤其是在制藥和石油化工等行業(yè)，要對VOC廢氣處理方案進(jìn)行創(chuàng)新，運用新興的催化氧化法提高處理效率，更好地對溶液廢氣進(jìn)行處置，研發(fā)新型催化劑。相關(guān)人員還可以使用生物技術(shù)對VOC廢氣進(jìn)行治理，對不同菌種進(jìn)行研究，增強菌種的處理能力和加工能力，并致力于提高研究裝置的填充性能和抗沖擊性能。大力發(fā)展等離子技術(shù)，利用該技術(shù)的高效和經(jīng)濟性對低濃度的VOC廢氣進(jìn)行治理。為了更好地體現(xiàn)環(huán)境保護的理念，還可以利用光催化法將VOC廢氣進(jìn)行分解，通過光照和催化劑的作用使有毒有害的廢氣轉(zhuǎn)變?yōu)闊o毒無害的氣體。其中納米技術(shù)無論是在取材，還是在用料方面都展現(xiàn)出了安全性和環(huán)保性。除此之外，在對VOC廢氣進(jìn)行治理的同時，還可以通過生物分子轉(zhuǎn)化技術(shù)實現(xiàn)對污染物的充分利用，達(dá)到“變廢為寶”的目的，該技術(shù)的投入成本較低，操作也比較簡單。

3.4 捕獲源頭并按類別收集

當(dāng)前，大多數(shù)化工企業(yè)在對VOC廢氣進(jìn)行處理時，都沒有對殘留氣體的來源進(jìn)行調(diào)查，面對所有廢氣采取的都是最終處理方法，這導(dǎo)致處理規(guī)模大、處理流程復(fù)雜。為了解決這一問題，相關(guān)人員要探尋VOC廢氣的來源，對不同來源廢氣的成分進(jìn)行分析，找到針對性的解決措施。當(dāng)前，很多化工企業(yè)所使用的生產(chǎn)設(shè)備在運行過程中都會產(chǎn)生大量的殘留溶劑氣體，對這些氣體的治理容易被忽視。同時，相關(guān)人員在生產(chǎn)和制造這些設(shè)備時缺乏系統(tǒng)化的構(gòu)想，沒有充分關(guān)注VOC廢氣的治理問題，技術(shù)的密切配合度不夠。未來，為了更好地對行業(yè)溶劑尾氣進(jìn)行治理，企業(yè)要更為關(guān)注生產(chǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)設(shè)計，提升技術(shù)實力，在此基礎(chǔ)上找到殘留溶劑廢氣的來源。除此之外，企業(yè)還要通過有效的管理培訓(xùn)來降低溶劑殘留氣體處理的難度，在企業(yè)內(nèi)部營造良好的環(huán)境保護氛圍。

4 結(jié)語

當(dāng)前，我國化工行業(yè)實現(xiàn)了快速發(fā)展，為人們的生活創(chuàng)造了便利條件，同時也對周邊環(huán)境造成了一定的污染與破壞?；どa(chǎn)活動會產(chǎn)生一定量的VOC廢氣，這些廢氣的不合理排放不僅會造成大氣污染，還會對周邊群眾的身體健康造成威脅。因此，采取有效的治理措施治理VOC廢氣十分必要，這需要相關(guān)企業(yè)嚴(yán)格按照國家政策和地方制度處理VOC廢氣，根據(jù)自身的生產(chǎn)特點選擇有效的治理技術(shù)，形成組合型的治理工藝。同時，企業(yè)要樹立起VOC廢氣治理的主體意識，提高化工行業(yè)的綠色發(fā)展水平。