張仲芳 汪海鵬 李芙榮

1.浙江沐宸生態(tài)科技有限公司；2.浙江冶金環(huán)境保護設(shè)計研究有限公司；3.浙江博世華環(huán)?？萍加邢薰?/p>

1 引言

在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)過程中，石化、化工、工業(yè)涂裝和包裝印刷等行業(yè)生產(chǎn)過程中均會產(chǎn)生揮發(fā)性有機廢氣。揮發(fā)性有機廢氣組分復雜，治理技術(shù)多樣，適用性差異大，對于有機廢氣治理技術(shù)的選擇和系統(tǒng)匹配性要求高。現(xiàn)階段，各類企業(yè)針對揮發(fā)性有機廢氣采用的末端治理技術(shù)主要有：吸附法、冷凝法、燃燒法、膜分離法、生物處理法等。利用這些方法可以對有機廢氣進行有效地分離、吸附、清除。

2 關(guān)于揮發(fā)性有機廢氣的概述

2.1 揮發(fā)性有機廢氣的定義和概況

一般而言，在室溫條件下，飽和氣壓為133Pa，沸點在50℃～260℃的具備揮發(fā)特性的有機物產(chǎn)生的氣體，我們稱之為揮發(fā)性有機廢氣。這種揮發(fā)性有機廢氣主要由氨、硫化物、烴類、醛類等物質(zhì)構(gòu)成。在所有組成揮發(fā)性有機廢氣的物質(zhì)中，甲醛是最為人熟知的一種[1]。依照世界衛(wèi)生組織的標準來對其進行定義的話，大多數(shù)的揮發(fā)性廢氣都相對較容易溶于有機溶劑，同時不溶于水。但在這些有機廢氣中還存在一個例外情況，即甲醛，甲醛極易溶于水。因此，在大部分情況下空氣中的揮發(fā)性有機廢氣的濃度都不是很高。然而因為其共同存在時具備難以掌控的聯(lián)合作用，所以對其治理工作的開展并不順利。

2.2 揮發(fā)性有機廢氣產(chǎn)生的各種危害

當前環(huán)境下，多種復合形成的揮發(fā)性性有機廢氣由汽車尾氣，工業(yè)化工生產(chǎn)，企業(yè)家具制造等多種方式產(chǎn)生。依據(jù)科學統(tǒng)計，城市的揮發(fā)性有機廢棄濃度往往在傍晚或清晨達到頂峰，假若在氣溫較低的冬季其消退時間將會大大延長。其中的有害物質(zhì)，對于習慣早晚鍛煉或散步的行人將會形成嚴重危害。短時間接觸可能沒有不良癥狀或出胸悶，氣短等輕微癥狀。長時間的吸收揮發(fā)性有機廢氣極易引發(fā)肺部炎癥和呼吸道感染等癥狀的出現(xiàn)。而對于原本具有肺部障礙的人員來說極有可能加劇病狀產(chǎn)生，嚴重情況下可能危及個人生命。揮發(fā)性有機廢氣將會對人們生活環(huán)境造成巨大影響，極大地威脅著人們的生命健康，需要即可采取相關(guān)措施進行處理。

3 對于揮發(fā)性有機廢氣的治理現(xiàn)況

揮發(fā)性有機廢氣是較為尋常的大氣污染物，在對其進行治理的過程中，為了確保良好的治理成果，同時有效控制經(jīng)濟成本，通常在治理時采取與其余污染物共同進行治理的方法。這就要求在設(shè)計治理方案的時候，需要加強對聯(lián)合治理方法的考量，對其他種類污染源的治理技術(shù)也要進行研究。目前而言，對于揮發(fā)性有機廢氣的治理，采取多措并舉的方式和積極處理的態(tài)度有效處理揮發(fā)性有機廢棄的排放。但當前的基本事實是在化工、石油等領(lǐng)域，目前仍缺乏全面、完善的清潔生產(chǎn)技術(shù)系統(tǒng)，同時由于這些行業(yè)和領(lǐng)域的各種生產(chǎn)設(shè)備的升級、創(chuàng)新等都沒有與新型技術(shù)結(jié)合，有機廢氣的產(chǎn)生和排放等問題也就持續(xù)擱淺。除此以外，還存在一部分企業(yè)因為考慮到成產(chǎn)成本問題，為了追求更高的經(jīng)濟效益，而對污染問題、污染管理制度等視而不見，違規(guī)進行工業(yè)生產(chǎn)、廢氣的排放等，時至今日這些情況都時有發(fā)生，并且屢禁不止。

目前廣泛采用的揮發(fā)性有機廢氣治理技術(shù)有：吸附法、冷凝法、燃燒法、膜分離法、生物處理法等。在實際進行應(yīng)用的過程中都存在相當程度的局限性，尤其是對于大風量或者濃度比較低的揮發(fā)性廢氣效果不是非常理想。有鑒于此，目前的廢氣治理技術(shù)顯然還不足以滿足日常生產(chǎn)和生活的需要，這就需要對有機廢氣治理技術(shù)進行進一步的研究和學習，對于該項技術(shù)較為成熟的國家和地區(qū)積極進行技術(shù)的引進，對于揮發(fā)性有機廢氣治理體系的建立要積極進行促進和加強，努力改善廢氣治理狀況不佳的現(xiàn)狀。

4 揮發(fā)性有機廢氣治理技術(shù)的發(fā)展狀況與實際應(yīng)用

4.1 吸附處理技術(shù)

在揮發(fā)性有機廢氣的治理過程中，吸附處理技術(shù)是比較常用的幾種處理技術(shù)之一。這種技術(shù)主要是利用多孔固體吸附劑來對流體混合物展開處理，進而使得流體混合物中的一種或者數(shù)種特定的揮發(fā)性廢氣可以在固體吸附劑上被吸收出來，進而實現(xiàn)最初將揮發(fā)性廢氣進行分離的目標。再接著使用適合的技術(shù)手段對完成了分離的廢氣進行凈化。這種方法的使用，通常是對于大流量低濃度的揮發(fā)性有機廢氣進行處理，其優(yōu)勢在于擁有較高的去污效率，處理過程較為簡便操作比較容易，同時一次操作不會造成二次污染；但是這種方法同樣存在其自身的局限性，即因為固體吸附劑的吸附能力存在一定的上限，同時固體吸附劑在作業(yè)的過程中，如果受到污染物中部分雜質(zhì)地污染，非常容易導致自身的吸附能力受到損壞甚至完全喪失吸附能力。因此，在這些技術(shù)選擇和使用的過程中，適合的固體吸附劑的選取非常重要，在以往的實踐經(jīng)驗中已然可以發(fā)現(xiàn)，使用臭氧或者氧化鐵等物質(zhì)處理完成的活性炭，在吸附能力上相比較其他的吸附劑擁有更好地吸附效果。

4.2 冷凝處理方法

在揮發(fā)性有機廢氣的處理方法的選擇上，還存在一種常用的處理技術(shù)，即冷凝處理法。已知揮發(fā)性有機廢氣在不同的溫度，不同的壓強或者不同的環(huán)境條件、種類下會表現(xiàn)出不同的性質(zhì)與特點，冷凝處理法就是利用這些揮發(fā)性有機廢氣在不同條件下的變化來對其進行降溫操作[4]。在完成降溫處理以后，可以使本來處在氣態(tài)的污染物凝結(jié)成為液態(tài)或者流體狀態(tài)，然后再對已經(jīng)變成液態(tài)的揮發(fā)性有機廢氣進行分離處理。這種冷凝的處理方法的優(yōu)勢在于，所需要準備的設(shè)備成本較為低廉，同時分離處理的效果也較為明顯。然而，這種方法也存在著一定程度的弊端，即對于成分組成比較多的揮發(fā)性有機廢氣，需要進行多種低溫狀態(tài)地制造，想要保持住這些低溫的狀態(tài)，需要較高的技術(shù)水平，對于處理技術(shù)是一個比較大的考驗。所以，冷凝處理技術(shù)通常作為催化燃燒法或是吸附處理技術(shù)的前置處理技術(shù)，與其余技術(shù)結(jié)合起來進行使用。

4.3 燃燒處理法

4.3.1 蓄熱式催化燃燒技術(shù)（RCO）

同樣作為比較常用的揮發(fā)性有機廢氣處理辦法，催化燃燒處理法（RCO）即是在溫度比較低的情況下，利用含有催化作用的催化劑，對揮發(fā)性有機廢氣中存在的部分可以燃燒的成分進行催化燃燒，然后使得這一部分廢氣氧化分解，進而對揮發(fā)性有機廢氣的排放量產(chǎn)生相當程度地減少。這種催化燃燒處理技術(shù)的優(yōu)勢在于，其自身具有相當高的安全性，同時還可以顯著減少有害氣體及其生成。然而這種方法也存在其自身的局限性，即對于催化劑的選擇有著十分苛刻嚴格地要求，在揮發(fā)性有機廢氣中，還會存在部分廢氣對催化劑的使用產(chǎn)生不同程度的負面影響。所以，在選擇這種催化燃燒處理辦法對揮發(fā)性有機廢氣進行處理之前，還應(yīng)當對廢氣先進行一次前期的預(yù)處理，這種預(yù)處理可以使用更為安全的吸附處理技術(shù)進行，在完成吸附處理之后，即可以使用催化燃燒技術(shù)進行進一步的處理。

4.3.2 蓄熱式熱力焚燒技術(shù)（RTO）

除此之外，還存在另一種常見的燃燒法，即蓄熱式熱力焚燒技術(shù)（RTO），這項技術(shù)是將有機廢氣先利用蓄熱室預(yù)熱，再投入氧化室之中，逐漸將溫度提升至800℃左右，使得有機廢氣中的VOCs 氧化分解生成水以及二氧化碳。再經(jīng)由另外一個蓄熱室將氧化后的高溫氣體進行處理，最終將其排出RTO 系統(tǒng)。整個過程構(gòu)成有效循環(huán)，所有的蓄熱室都在排出和輸入有機廢氣雙模式下轉(zhuǎn)換，按實際需要的情況進行時間的切換。

4.4 膜分離法

還存在一種相對而言使用頻率較低的揮發(fā)性有機廢氣分離和處理辦法，即膜分離法。膜分離法的具體操作理念即在壓力的作用力下，廢氣中的不同成分在膜結(jié)構(gòu)中會出現(xiàn)不同的吸附能力，利用這種吸附能力不同的特點，可以對揮發(fā)性有機廢氣展開分離操作。當有機廢氣與膜產(chǎn)生接觸以后，其中的有機物可以順利透過膜，而其他組分則不能透過膜，這就實現(xiàn)了廢氣的分離操作。在具體使用的過程中，應(yīng)當在進料側(cè)施加一定的壓力，使得產(chǎn)生比較穩(wěn)定的壓力差，進而為整個滲透過程供給足夠的壓力，讓分離操作可以正常、穩(wěn)定地進行。

4.5 生物處理方法

生物處理法是一種相對較為新興的揮發(fā)性有機廢氣處理方法。該種處理方法是利用有機生物降解的過程對揮發(fā)性有機廢氣展開處理，具有非常顯著的時代創(chuàng)新性。這種廢氣處理方法經(jīng)過了發(fā)明之初到近些年的持續(xù)發(fā)展，已經(jīng)展現(xiàn)出了較為明朗的廣闊前景。這些新興技術(shù)主要展現(xiàn)在微生物對于各種各樣的污染物的強大適應(yīng)性，微生物可以在揮發(fā)性有機廢氣中進行生存，同時其新陳代謝活動可以引發(fā)揮發(fā)性有機廢氣的降解，這種生物處理法優(yōu)勢非常明顯：安全系數(shù)高，操作過程簡單易懂，不會造成二次污染，同時選擇生物處理還節(jié)省了大量的設(shè)備購置費用，也避免了后期的設(shè)備修繕和維護等支出，致使整個廢氣處理過程變得清潔、高效、經(jīng)濟。

在實際清潔過程中，還可以將復合生物酶與活性炭吸附的方法相互結(jié)合。即利用活性炭和生物酶對要進行處理的有機廢氣進行降解。比較常見的預(yù)處理方案是活性炭和復合生物酶，同時使用兩種處理法可以顯著減少活性炭的用量產(chǎn)生，相對于只使用活性炭造成的大規(guī)模用地等方法優(yōu)勢顯著，還可以對活性炭治理效率低下的問題產(chǎn)生明顯改良。

除以上幾種廢氣處理技術(shù)以外，揮發(fā)性有機廢氣處理技術(shù)還包含膜基吸收法、光催化處理法、低溫等離子處理技術(shù)、納米材料凈化技術(shù)等仍然處在不斷完善過程中的相關(guān)技術(shù)，這些各種各樣的新興技術(shù)，以及這些技術(shù)自身的優(yōu)勢和對于揮發(fā)性有機廢氣的處理效果，正在不斷對世界各地的研究者、學者們產(chǎn)生吸引和影響，使得所有的工作者們?yōu)樾滦偷募夹g(shù)不斷努力。

5 結(jié)束語

綜上所述，揮發(fā)性有機廢氣對于自然生態(tài)環(huán)境的危害是顯而易見的，同時在我們生產(chǎn)生活的環(huán)境埋下了隱患。如今，距離人們意識到揮發(fā)性有機廢氣的危害已經(jīng)過了很多年，對于揮發(fā)性有機廢氣的治理技術(shù)也有了許多的突破和進展，治理技術(shù)正在不斷完善，但依然存在著許多需要改進的地方。所以，為了實現(xiàn)人類社會高效、健康、持續(xù)地發(fā)展，揮發(fā)性有機廢氣的處理工作和環(huán)境治理工作需要不斷加強，從而建設(shè)更加美好的人類生存環(huán)境。