VOC綜合防治在廢氣處理中的應(yīng)用分析

蔡步翔，舒澤慧，潘春雷，蔣建勇

（1.浙江精一企業(yè)咨詢有限公司，浙江 溫州 325200；2.浙江瑞陽環(huán)保科技有限公司，浙江 溫州 325200；3.天能控股集團(tuán)有限公司，浙江 湖州 313100）

引言

近年來，隨著我國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進(jìn)程的不斷加快，各種工業(yè)企業(yè)的生產(chǎn)活動(dòng)產(chǎn)生了大量廢氣，這些廢氣中含有大量的VOC，不僅嚴(yán)重污染了空氣環(huán)境，還會(huì)對(duì)人體健康產(chǎn)生危害。目前，我國VOC污染防治工作還處于起步階段，VOC污染防治僅依靠末端治理技術(shù)已不能滿足環(huán)境保護(hù)的需求，因此，現(xiàn)階段迫切需要建立一套針對(duì)各類廢氣處理的綜合防治方案。

1 VOC綜合防治概述

VOC綜合防治是指對(duì)生產(chǎn)過程中揮發(fā)性有機(jī)化合物的產(chǎn)生、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、使用以及最終排放等環(huán)節(jié)的全過程控制，以減少VOC的排放。VOC的綜合防治措施主要包括以下幾個(gè)方面。

1.1 源頭控制

源頭控制可減少工業(yè)生產(chǎn)過程中VOC的產(chǎn)生和儲(chǔ)存，其中包括采用高效低VOC揮發(fā)性 有機(jī)化合物涂料及優(yōu)化工藝等，以減少生產(chǎn)過程中VOC的產(chǎn)生，及使用低VOC的溶劑和膠粘劑等材料。

1.2 過程控制

過程控制指通過控制生產(chǎn)工藝的參數(shù)，如溫度、壓力、液固比等來減少VOC的產(chǎn)生和儲(chǔ)存。包括采用先進(jìn)的生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備減少VOC的產(chǎn)生、改進(jìn)生產(chǎn)工藝、提高設(shè)備自動(dòng)化程度、使用密閉生產(chǎn)系統(tǒng)及使用清潔燃料替代高污染燃料等。

1.3 末端控制

末端控制指通過回收利用或吸附濃縮等技術(shù)進(jìn)行VOC的治理，其中包括采用高溫燃燒技術(shù)回收、濃縮VOC物質(zhì)；采用吸附法回收或濃縮VOC物質(zhì)；采用低溫燃燒技術(shù)回收VOC物質(zhì)等[1]。

2 VOC綜合防治在廢氣處理中應(yīng)用的重要意義和要求

近年來VOC的排放對(duì)環(huán)境造成的污染越來越嚴(yán)重，我國已經(jīng)成為全球VOC排放總量最大的國家，因此在治理VOC的過程中必須采取綜合性措施才能降低其排放總量，同時(shí)減少其對(duì)環(huán)境造成的污染。VOC具有揮發(fā)性強(qiáng)、來源廣、種類多、毒性大等特點(diǎn)，并且容易引發(fā)爆炸等安全事故，因此要想控制VOC的排放必須從源頭抓起。在對(duì)VOC進(jìn)行處理時(shí)，我們要充分利用其自身特點(diǎn)，盡量采用物理吸收、化學(xué)吸收等方法，降低其污染程度。比如在對(duì)VOC進(jìn)行處理時(shí)，可以采用冷凝+吸附+催化燃燒等方式，使用低溫等離子體技術(shù)，提高廢氣處理效率。由于VOC污染物的種類較多，所以相關(guān)人員要根據(jù)不同成分制定相應(yīng)的處理措施，并做好監(jiān)督工作，只有這樣才能更好地保護(hù)環(huán)境。在工業(yè)生產(chǎn)過程中，揮發(fā)性有機(jī)化合物主要來源于石油化工、橡膠、油漆、印刷等行業(yè)，其會(huì)對(duì)人體健康造成很大危害，可引發(fā)皮膚過敏、造成免疫功能下降、影響神經(jīng)系統(tǒng)等。如果長(zhǎng)期處于VOC污染的環(huán)境中，人體內(nèi)的某些代謝將受到影響，進(jìn)而導(dǎo)致基因突變，造成白血病和癌癥等嚴(yán)重疾病。同時(shí)，其也會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞，如引起酸雨、光化學(xué)煙霧、霧霾等現(xiàn)象[2]。

隨著科技的不斷發(fā)展，VOC治理行業(yè)也在不斷更新和完善，傳統(tǒng)的廢氣處理方法已經(jīng)不能滿足當(dāng)前人們對(duì)環(huán)保的要求，所以在處理工業(yè)廢氣時(shí)，我們要利用VOC綜合防治方法，才能更好地處理工業(yè)廢氣[3]。

3 VOC綜合防治在廢氣處理中的主要技術(shù)應(yīng)用

VOC綜合防治在廢氣處理中的主要技術(shù)應(yīng)用有：熱破壞法、干式熱破壞法、濕式熱破壞法和等離子體技術(shù)等。

3.1 熱破壞法

應(yīng)用熱破壞法時(shí)，一般需裝設(shè)預(yù)熱裝置，預(yù)熱溫度約為200 ℃，廢氣中的VOC在此溫度下即可被分解成低沸點(diǎn)物質(zhì)。但該方法需消耗大量能源和熱能，且設(shè)備龐大、復(fù)雜，一般只適用于熱值較高的有機(jī)廢氣凈化。熱破壞法主要有以下特點(diǎn)：（1）熱破壞法能夠有效去除VOC廢氣中的大部分有毒有害物質(zhì)；（2）熱破壞法對(duì)有機(jī)廢氣具有很高的凈化率；（3）熱破壞法可在常溫下運(yùn)行，而不用添加任何物質(zhì)；（4）熱破壞法工藝簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化；（5）熱破壞法不需要額外提供能源。熱破壞法適用于處理低濃度、小風(fēng)量的有機(jī)廢氣；處理高溫、高濕廢氣，需要加熱到較高溫度時(shí)才能保證其被分解和破壞，但能耗較大；處理高沸點(diǎn)、易氧化的有機(jī)廢氣，則需要加熱到較高溫度才能使有機(jī)物徹底分解[4]。

3.2 生物處理法

生物處理法是指利用微生物或其代謝產(chǎn)物對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行分解，使廢氣中的有機(jī)物轉(zhuǎn)化為無毒、無臭的物質(zhì)，從而達(dá)到凈化廢氣的目的。該法主要利用微生物對(duì)有機(jī)物的分解能力進(jìn)行處理。其中活性污泥法是一種傳統(tǒng)的處理方法，其技術(shù)成熟、簡(jiǎn)單、可靠，且具有較高的凈化效率，因此在實(shí)際中被廣泛應(yīng)用。

生物處理法主要包括生物濾池和生物滴濾塔兩種工藝。前者由填料、活性污泥和微生物組成；后者由填料、污水系統(tǒng)和微生物組成。（1）生物濾池是一種高效的有機(jī)廢氣凈化設(shè)備，該設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定、凈化效率高，不會(huì)產(chǎn)生二次污染。該處理工藝簡(jiǎn)單、可靠，運(yùn)行費(fèi)用低，適合處理中低濃度、大風(fēng)量的有機(jī)廢氣。（2）生物滴濾塔是一種高效、穩(wěn)定、可靠、投資和運(yùn)行成本較低的有機(jī)廢氣處理設(shè)備，在處理低濃度有機(jī)廢氣方面具有明顯優(yōu)勢(shì)，其適用于處理含有少量有機(jī)溶劑、刺激性氣味較強(qiáng)的VOC廢氣和含揮發(fā)性有機(jī)物的廢氣，如涂料、油墨、印刷等行業(yè)產(chǎn)生的惡臭異味及表面涂裝類車間產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)廢氣等。

3.3 吸附法

吸附法是利用多孔固體吸附劑對(duì)廢氣中的污染物進(jìn)行吸附，使污染物得到凈化的方法，吸附法可分為固體吸附劑吸附和液體吸附兩種。常用的固體吸附劑有活性炭、硅膠、分子篩等，液體吸附劑有水蒸汽和各種有機(jī)溶劑。該方法可用于凈化高濃度VOC廢氣，并能回收VOC，但回收后的氣體仍需進(jìn)行進(jìn)一步處理。在實(shí)際操作中，處理有機(jī)溶劑廢氣常用的吸附方法有以下幾種：（1）直接吸附法是將VOC氣體加熱、加壓使之膨脹，使VOC氣體中的VOC分子進(jìn)入固體吸附劑的微孔內(nèi)。（2）滲透法是利用有機(jī)溶劑蒸氣向多孔吸附劑內(nèi)滲透，從而達(dá)到凈化目的。（3）催化燃燒法是利用催化劑 在高溫下將VOC分解為二氧化碳和水，該方法適于處理中溫或低溫的廢氣，且對(duì)二次污染要求較低。（4）膜分離法是將吸附在多孔固體上的有機(jī)物，通過一定方式轉(zhuǎn)移到另一種固體上去。（5）熱力焚燒法是將VOC廢氣加熱至適當(dāng)溫度后，使之與水蒸氣一起進(jìn)入焚燒爐中進(jìn)行處理，并通過熱能提高廢氣溫度，使有機(jī)溶劑受熱裂解轉(zhuǎn)化為小分子。（6）等離子法是利用等離子體將廢氣中的污染物分解成二氧化碳和水等無害物質(zhì)[5]。

3.4 液體吸收法

液體吸收法是指通過吸收劑，使VOC與吸收劑接觸并被吸收后，將VOC從吸收液中轉(zhuǎn)移到大氣中。吸收劑多選用表面活性劑、醇類和脂肪酸等；有機(jī)溶劑選用二甲基二氯硅烷、液堿和液氨等。使用液體吸收法時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：（1）在采用液體吸收法時(shí)，需對(duì)被吸收的VOC氣體進(jìn)行預(yù)處理，去除其中的灰分、水分、油類及其他可凝結(jié)物；（2）需根據(jù)被處理氣體的特點(diǎn)和所采用液體的性質(zhì)，選擇適當(dāng)?shù)奈談┖凸に嚥僮鳁l件；（3）要合理控制吸收劑的濃度和壓力；（4）液體吸收法雖可用于高濃度VOC廢氣的處理，但其能量消耗大，運(yùn)行費(fèi)用高，對(duì)處理后的氣體進(jìn)行回收再利用有一定困難。液體吸收法一般適用于凈化濃度較低、溫度較高、成分簡(jiǎn)單、性質(zhì)穩(wěn)定、無腐蝕性、易于回收的有機(jī)廢氣。該技術(shù)方法成熟，應(yīng)用較廣。液體吸收法是目前工業(yè)上應(yīng)用最廣泛的凈化技術(shù)之一，該方法處理有機(jī)廢氣時(shí)對(duì)濕度和溫度要求不高，吸收劑來源容易得到且價(jià)格低廉。在處理有機(jī)物含量高、成分復(fù)雜、粘性大、易凝結(jié)等難吸附的有機(jī)廢氣時(shí)，該方法具有獨(dú)特的優(yōu)越性，缺點(diǎn)是吸收劑不易再生，操作費(fèi)用高。

4 VOC綜合防治在廢氣處理中應(yīng)用的優(yōu)化策略

4.1 加強(qiáng)源頭控制和末端治理

廢氣是工業(yè)企業(yè)產(chǎn)生的主要污染物之一，是造成空氣污染的主要來源。而VOC綜合防治技術(shù)是一種先進(jìn)、有效的廢氣處理方法，在工業(yè)企業(yè)中應(yīng)用VOC綜合防治技術(shù)能夠從源頭上控制廢氣排放。

4.1.1 源頭控制

源頭控制是指從源頭上控制住企業(yè)生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的VOC廢氣量，并對(duì)企業(yè)生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的VOC廢氣進(jìn)行有效處理。相關(guān)部門應(yīng)制定相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)來規(guī)范VOC廢氣的排放，在對(duì)企業(yè)生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的VOC廢氣進(jìn)行處理時(shí)，企業(yè)需要對(duì)設(shè)備進(jìn)行優(yōu)化，才能達(dá)到良好的處理效果。

4.1.2 末端治理

末端治理技術(shù)是一種具有針對(duì)性的治理方法，在進(jìn)行處理時(shí)必須要先對(duì)廢氣進(jìn)行收集、分離和凈化，針對(duì)不同行業(yè)產(chǎn)生的不同種類的有機(jī)廢氣，相關(guān)人員必須有針對(duì)性地采取相應(yīng)的治理措施[6]。

4.2 創(chuàng)新綜合防治技術(shù)

由于VOC氣體自身的特點(diǎn)和技術(shù)上的缺陷，通常會(huì)導(dǎo)致各種設(shè)備無法正常運(yùn)行，從而影響廢氣處理效果。在傳統(tǒng)的廢氣處理方法中，有機(jī)廢氣處理效率低、能耗高、占地面積大，因此在工業(yè)生產(chǎn)中需要進(jìn)行綜合防治。相關(guān)部門應(yīng)不斷改進(jìn)和完善現(xiàn)有的VOC廢氣處理工藝和設(shè)備，加強(qiáng)對(duì)有機(jī)氣體的分析檢測(cè)及技術(shù)研究，并研發(fā)有機(jī)氣體控制技術(shù)，改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備，建立有機(jī)氣體排放檢測(cè)平臺(tái)，從而完善VOC廢氣綜合防治技術(shù)體系；還要加強(qiáng)對(duì)企業(yè)、園區(qū)等區(qū)域污染排放源的管控力度，加強(qiáng)對(duì)重點(diǎn)區(qū)域、重點(diǎn)企業(yè)的監(jiān)管力度，推動(dòng)VOC源頭控制措施落實(shí)到位，降低VOC排放總量。

4.3 完善相關(guān)規(guī)章條例，強(qiáng)化監(jiān)管

4.3.1 完善相關(guān)規(guī)章條例

完善法律法規(guī)，盡快修訂《大氣污染防治法》、《排污許可管理?xiàng)l例》等，尤其是其中關(guān)于VOC的排放標(biāo)準(zhǔn)，才能更好地開展VOC綜合防治工作，同時(shí)還能有效解決VOC排放問題。

4.3.2 實(shí)施科學(xué)合理的治理方案

相關(guān)部門應(yīng)優(yōu)化治理方案，結(jié)合實(shí)際情況以及VOC的排放濃度、排放量等，明確具體的實(shí)施方案。

4.3.3 強(qiáng)化對(duì)VOC排放企業(yè)的監(jiān)管

企業(yè)要從源頭抓起，優(yōu)化生產(chǎn)工藝，積極推廣清潔生產(chǎn)，降低有機(jī)溶劑在生產(chǎn)過程中的使用量，同時(shí)還要進(jìn)行精細(xì)化管理，確保對(duì)廢氣排放濃度、排放量等的有效控制。相關(guān)部門應(yīng)加強(qiáng)源頭管控，切實(shí)推進(jìn)清潔生產(chǎn)，加強(qiáng)監(jiān)督管理，加大執(zhí)法力度，加強(qiáng)宣傳教育，提升全民環(huán)境保護(hù)意識(shí)，加大財(cái)政支持力度，加強(qiáng)部門協(xié)調(diào)聯(lián)動(dòng)。

5 結(jié)語

綜上所述，根據(jù)VOC的治理特點(diǎn)和實(shí)際情況，目前行業(yè)內(nèi)常采用吸附法、催化燃燒法、吸收法和冷凝回收法等工藝對(duì)各類廢氣進(jìn)行治理。在實(shí)際應(yīng)用過程中，不同類型的廢氣治理技術(shù)有著不同的適用條件和特點(diǎn)，相關(guān)人員應(yīng)根據(jù)不同廢氣治理的需求選擇適宜的治理技術(shù)。我國一直在積極推進(jìn)綠色環(huán)保技術(shù)和清潔生產(chǎn)技術(shù)，目前，VOC排放控制已成為我國環(huán)境保護(hù)工作中亟待解決的問題。