湯艷飛，李靖，高婷，華丕凡，馬建平

1.云南新時(shí)代環(huán)保工程有限公司；2.云南綠誠(chéng)環(huán)境科技有限公司

環(huán)境問(wèn)題是我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中面臨的主要問(wèn)題，特別是在傳統(tǒng)粗放式發(fā)展理念的影響下，對(duì)于自然生態(tài)環(huán)境的關(guān)注度不高，在生產(chǎn)作業(yè)中產(chǎn)生了大量的污染物，造成了環(huán)境破壞，甚至已經(jīng)影響到人們的身體健康。其中，VOC廢氣的產(chǎn)出量逐年增長(zhǎng)，是當(dāng)前環(huán)境治理工作中的難題，其具有較強(qiáng)的危害性，嚴(yán)重影響了動(dòng)植物的生長(zhǎng)和人們的身體健康，如果長(zhǎng)期處于VOC廢氣超標(biāo)的環(huán)境下，則會(huì)引發(fā)嚴(yán)重?fù)p害。VOC廢氣處理技術(shù)較多，在工作中應(yīng)該制定切實(shí)可行的技術(shù)方案，降低大氣中VOC廢氣的濃度，推動(dòng)企業(yè)的清潔生產(chǎn)改造進(jìn)程，增強(qiáng)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展活力。

一、VOC廢氣處理的重要性

近年來(lái)，我國(guó)對(duì)環(huán)境問(wèn)題的重視程度越來(lái)越高，國(guó)家相關(guān)部門(mén)也出臺(tái)了多項(xiàng)政策和法律法規(guī)，以推進(jìn)環(huán)境保護(hù)工程的實(shí)施，解決傳統(tǒng)生產(chǎn)模式下環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)效益之間的矛盾，真正落實(shí)了以人為本的理念，關(guān)注居民的生活居住條件，為社會(huì)長(zhǎng)遠(yuǎn)健康發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。VOC廢氣是一種十分常見(jiàn)的污染物，相較于其他污染物而言具有難分解、分布廣和毒性大的特點(diǎn)，因此處理工作面臨諸多挑戰(zhàn)。對(duì)于VOC廢氣的規(guī)范化處理，不僅能夠創(chuàng)造更高的生態(tài)效益，符合我國(guó)生態(tài)文明建設(shè)工作的目標(biāo)要求，而且也有助于企業(yè)在生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)中改進(jìn)生產(chǎn)模式和工藝，促進(jìn)重污染行業(yè)的轉(zhuǎn)型，創(chuàng)造良好的經(jīng)濟(jì)效益。

二、VOC廢氣的來(lái)源與危害

（一）來(lái)源

VOC即揮發(fā)性有機(jī)化合物，其沸點(diǎn)在50-260℃左右，包含了多種物質(zhì)，比如酯類(lèi)物質(zhì)、烷烴類(lèi)物質(zhì)、醛類(lèi)物質(zhì)和芳烴類(lèi)物質(zhì)等等。根據(jù)排放源的差異性，VOC廢氣的來(lái)源可以分為天然和人為兩個(gè)渠道，我國(guó)每年排放VOC17.1MtC左右，如果缺乏有效的處理措施，則會(huì)對(duì)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重破壞。植物是排放VOC的源頭之一，主要類(lèi)型包括了α-紫蘿烯、α-鳶尾酮和芳香烴、香葉烯等等，細(xì)菌發(fā)酵中也會(huì)有丁烷和乙烷等產(chǎn)生。自然界排放的VOC廢氣相對(duì)較少，造成環(huán)境污染的主要原因是人為排放，在工業(yè)生產(chǎn)中的產(chǎn)出量較高，比如垃圾焚燒、化學(xué)品的生產(chǎn)、冶煉工作等[1]。移動(dòng)源和生活源在VOC廢氣排放中的占比較大，分別在21%和20%左右，而金屬冶煉和印刷工業(yè)、印染工業(yè)等行業(yè)中的產(chǎn)出量占比在23%左右。在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，未能對(duì)秸稈進(jìn)行綠色化處理，在焚燒中也會(huì)產(chǎn)生較多的VOC廢氣，廚房油煙中VOC廢氣的含量也相對(duì)較大。工業(yè)生產(chǎn)中采用的工藝方法不合理，在鍋爐運(yùn)行和加熱處理中，導(dǎo)致廢氣中污染物的濃度增大。

（二）危害

人體會(huì)在吸收VOC廢氣后出現(xiàn)中毒的情況，容易引發(fā)惡心、頭暈和嘔吐等癥狀，如果長(zhǎng)期處于VOC廢氣濃度較大的環(huán)境下，還會(huì)導(dǎo)致急性中毒事件，危及人類(lèi)生命安全。人體的神經(jīng)系統(tǒng)和消化系統(tǒng)等也會(huì)受到VOC廢氣的影響，主要癥狀表現(xiàn)為乏力和瘙癢等。甲醛是一種常見(jiàn)的VOC廢氣，比如在裝潢作業(yè)中會(huì)伴隨大量的甲醛氣體，容易引發(fā)人類(lèi)鼻炎、咳嗽、支氣管炎等疾病，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響視力，造成皮炎等，這也是一種常見(jiàn)的致癌物質(zhì)。甲醇在生產(chǎn)生活中也十分常見(jiàn)，進(jìn)入到人體后會(huì)引發(fā)耳鳴和頭痛等癥狀，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成痙攣和呼吸衰竭等狀況。苯系物也會(huì)危害人類(lèi)健康安全，少量的苯系物可能引發(fā)流淚和惡心等癥狀，而隨著苯系物濃度的增加還會(huì)引起致死的情況[2]。此外，在垃圾焚燒和工業(yè)生產(chǎn)中會(huì)產(chǎn)生較多的二噁英，這也是一種有毒有害物質(zhì)，是引發(fā)人類(lèi)癌癥的主要元兇之一。

三、VOC廢氣處理的常見(jiàn)方法及應(yīng)用措施

（一）回收法

回收處理工藝在處理VOC廢氣中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，可以采用活性炭纖維和冷凝法進(jìn)行回收處理，應(yīng)該結(jié)合具體要求選擇合適的工藝?；钚蕴坷w維回收技術(shù)在實(shí)踐中取得了良好的成效，技術(shù)成熟度較高，能夠保障整個(gè)處理過(guò)程的簡(jiǎn)便性，其中三箱吸附工藝較為常用，可以運(yùn)用吸附器、引風(fēng)機(jī)、分層槽和表冷器、過(guò)濾器等對(duì)VOC廢氣實(shí)施控制。需要利用該系統(tǒng)對(duì)VOC廢氣實(shí)施降溫處理，使其保持在50℃左右并進(jìn)行預(yù)處理，通過(guò)風(fēng)機(jī)增壓和冷卻處理后實(shí)施吸附和解吸附。在冷凝、分層處理后進(jìn)入到回收槽，能夠?qū)崿F(xiàn)混合溶劑的再利用，提高資源利用率，降低工業(yè)生產(chǎn)成本。在技術(shù)水平不斷提升的趨勢(shì)下，先進(jìn)控制技術(shù)對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的改善作業(yè)十分顯著，比如運(yùn)用PLC控制技術(shù)能夠滿足自動(dòng)化運(yùn)行的要求，使吸附、解吸附和干燥處理更加高效便捷，能減輕工作人員的負(fù)擔(dān)?；钚蕴坷w維具有較大的比表面積，因此能夠充分發(fā)揮其吸附作用，尤其是多級(jí)吸附工藝的出現(xiàn)，改善了VOC廢氣的處理效果。該處理系統(tǒng)在運(yùn)行中的能耗相對(duì)更低，因此具有經(jīng)濟(jì)性特點(diǎn)，集成電磁閥和中央控制系統(tǒng)的應(yīng)用，也提高了操作的便捷性。此外，也設(shè)置了防爆風(fēng)機(jī)和啟動(dòng)柜等，有助于保障整個(gè)處理過(guò)程的安全性，防止對(duì)操作人員形成威脅[3]。在采用冷凝工藝對(duì)VOC廢氣實(shí)施回收處理時(shí)，主要是根據(jù)飽和蒸氣壓的差異實(shí)施降溫和增壓處理，以達(dá)到快速分離的目的。該方法具有良好的清潔性特點(diǎn)，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染，在高濃度VOC廢氣處理中的應(yīng)用較多。

（二）吸附法

在末端治理工作中，吸附法的應(yīng)用效果也較好，可以有效提高廢氣中VOC的去除率。由于VOC廢氣中各個(gè)氣體組分存在一定的差異性，因此采用疏水硅膠和活性炭等固體吸附劑對(duì)其進(jìn)行處理時(shí)也會(huì)呈現(xiàn)出不同的吸附效果，能夠起到良好的凈化作用。如果VOC廢氣中含有較多的組分，而且污染物濃度相對(duì)不高，則可以采用吸附法實(shí)施處理。然而，該方法也呈現(xiàn)出一定的局限性，尤其是在高濃度VOC廢氣處理中的效果較差，而且隨著流量的增大也會(huì)造成一定困難。隨著VOC廢氣濃度的提升，會(huì)導(dǎo)致吸附床溫度變化，容易對(duì)處理工作的安全性產(chǎn)生威脅。在采用活性炭進(jìn)行吸附時(shí)，其炭孔會(huì)受到VOC廢氣中其他組分的影響而堵塞，包括了酮類(lèi)物質(zhì)、烴類(lèi)物質(zhì)和酯類(lèi)物質(zhì)等等，導(dǎo)致其吸附作用下降，需要頻繁更換吸附劑，這樣就加大了處理成本。隨著吸附熱的升高。也有可能造成火災(zāi)事故，這也是采用該方法時(shí)面臨的主要難題。微孔在使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)破損的情況，吸附劑的使用壽命難以達(dá)到預(yù)期要求，在處理廢棄活性炭中加大了成本投入[4]。為了解決上述問(wèn)題，應(yīng)該將吸附法與其他工藝方法相結(jié)合，比如冷凝工藝，能夠有效提高VOC廢氣的處理效率，降低處理工作的風(fēng)險(xiǎn)，而且相較于傳統(tǒng)的單一化處理方式而言，也具有經(jīng)濟(jì)性的特點(diǎn)。聯(lián)合工藝能夠回收99%以上的油氣，在處理尾氣時(shí)可以降低至11.2g/m3左右，符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)要求。

（三）吸收法

運(yùn)用液體吸收劑可以對(duì)VOC廢氣中的相關(guān)組分進(jìn)行快速吸收，以降低污染物的濃度，最終達(dá)到全面凈化的效果。吸收液的性能是決定吸收法應(yīng)用效果的主要因素，應(yīng)該嚴(yán)格控制其揮發(fā)性。噴淋塔和填料塔是目前處理工作中的主要設(shè)備類(lèi)型，可以選擇含水復(fù)合吸收劑、高沸點(diǎn)有機(jī)吸收劑和礦物油吸收劑等加以處理。目前，生物酶噴淋凈化方法的應(yīng)用逐漸增多，在生物酶噴淋塔的作用下可以控制VOC廢氣的濃度。運(yùn)用多種植物可以提取相應(yīng)的活性生物酶，比如在姜汁中可以提取龍腦、姜酮等物質(zhì)，在芹菜汁中可以提取石竹烯和β-月桂酸烯等物質(zhì)，都可以應(yīng)用于VOC廢氣的吸收處理中。由于上述物質(zhì)都是在天然植物中進(jìn)行提取，因此可以保障整個(gè)處理過(guò)程的綠色化，不會(huì)造成二次污染，具有無(wú)毒無(wú)害的特點(diǎn)。活性生物酶在噴淋塔當(dāng)中呈霧狀，半徑在0.04mm以?xún)?nèi)，因此可以與VOC廢氣充分混合，在和其他分子的反應(yīng)中降低有害物質(zhì)的濃度。由于存在較多的共軛雙鍵，因此能夠增強(qiáng)反應(yīng)活性，加快了VOC廢氣的處理效率。生物酶噴淋塔主要包括了進(jìn)風(fēng)口、循環(huán)泵、氣液分離層、噴淋層、填料層和攪拌機(jī)等組成部分，在處理VOC廢氣時(shí)涉及酸堿反應(yīng)、催化氧化反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)等等。相較于其他工藝方法而言，吸收法大大降低了VOC廢氣處理的難度，能夠快速處理濃度較高的VOC廢氣，滿足了大流量處理的要求，使整個(gè)過(guò)程更加方便快捷[5]。然而，對(duì)于設(shè)備性能要求較高，成本投入增大，因此在大型企業(yè)中的應(yīng)用較多。

（四）低溫等離子體法

在高能帶電粒子的作用下，能夠通過(guò)氧化、電離和裂解等作用處理廢氣中的VOC，以小分子物質(zhì)代替原有的大分子物質(zhì)，具有無(wú)毒無(wú)害的特點(diǎn)。選擇合適的等離子體裝置，是提高VOC廢氣處理效率的關(guān)鍵，比如在處理三氯乙烯的過(guò)程中可以采用低溫等離子體法，能夠?qū)⒔到饴侍嵘?9%以上。選擇等離子體陰極時(shí)可以應(yīng)用空心陰極燈，溫度在2000K左右，能夠?qū)⑷纫蚁┑慕到饴侍嵘?00%。在獲取等離子體時(shí)也可以發(fā)揮直流電暈放電的作用，能夠滿足苯的處理要求，降解率在99%左右。在處理甲苯的過(guò)程中，可以應(yīng)用毛細(xì)等離子體電極，需要對(duì)各項(xiàng)參數(shù)實(shí)施嚴(yán)格把控，包括了濃度、停留時(shí)間和能量密度等，降解率在99%左右。在處理印刷生產(chǎn)和燒成環(huán)節(jié)中產(chǎn)生的乙醇、聚乙烯醇縮丁酸時(shí)，可以運(yùn)用低溫等離子體技術(shù)，凈化效果在94%以上，能夠達(dá)到排放要求。該技術(shù)能夠滿足大批量處理的要求，而且降低了系統(tǒng)的運(yùn)行能耗，能夠有效去除VOC廢氣中臭味[6]。但是，運(yùn)用低溫等離子體技術(shù)時(shí)也面臨一定的局限性，尤其是副產(chǎn)物中也存在一定的有害物質(zhì)，比如一氧化碳等，需要做好進(jìn)一步的處理，避免引發(fā)二次污染的情況。

（五）光催化法

選擇特定波長(zhǎng)的光照，同時(shí)借助于催化劑的作用對(duì)VOC廢氣實(shí)施處理，能夠使有機(jī)物發(fā)生氧化還原反應(yīng)，生成的產(chǎn)物主要是水和二氧化碳，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。在采用該處理工藝時(shí)，除了要選擇合適的光源外，還應(yīng)該保障催化劑的性能符合要求。其中，紫外光和可見(jiàn)光是目前光催化法中的主要光源類(lèi)型，前者波長(zhǎng)較短，能夠起到良好的激發(fā)效果，為靶物質(zhì)分解創(chuàng)造了條件，在實(shí)踐中廣泛應(yīng)用紫外光催化法對(duì)VOC廢氣實(shí)施處理。此外，催化劑的類(lèi)型也在增多，主要包括了WO5、ZnS和TIO2等，具有良好的催化作用。對(duì)于廢氣中的顆粒物、塊烴和烯烴、醇類(lèi)物質(zhì)等去除作用顯著，在實(shí)踐中通常結(jié)合除塵技術(shù)增強(qiáng)整體去除效果。光催化技術(shù)可以滿足資源回收利用的要求，使得整個(gè)反應(yīng)過(guò)程更加快速，當(dāng)VOC廢氣濃度較低時(shí)可以采用該方法處理。但是，由于對(duì)催化劑的要求較高，因此在一定程度上加大了成本投入，催化劑會(huì)在一定程度上受到顆粒物的干擾[7]。采用光催化法時(shí)可以結(jié)合光解技術(shù)，光解催化凈化裝置能夠產(chǎn)生較多的臭氧，氧化VOC分子后控制污染物質(zhì)的濃度。也可以運(yùn)用納米級(jí)活性材料進(jìn)行處理，使催化降解功能得到有效改善，實(shí)現(xiàn)污染物的徹底分解。

（六）燃燒法

燃燒法對(duì)于VOC廢氣的處理作用也較好，其中蓄熱式熱力燃燒技術(shù)的應(yīng)用已經(jīng)十分常見(jiàn)，在高熱能的作用下，有機(jī)分子能夠轉(zhuǎn)化為無(wú)毒無(wú)害的物質(zhì)，當(dāng)VOC的濃度較低時(shí)可以采用該技術(shù)工藝實(shí)施處理。對(duì)于溫度的控制是決定處理效果的關(guān)鍵，一般在540至820℃左右，能夠?qū)崿F(xiàn)有害物質(zhì)的快速分解，持續(xù)時(shí)間在0.5s左右。該技術(shù)也具有一定的局限性，系統(tǒng)運(yùn)行能耗相對(duì)較高，因此加大了成本投入。為此，可以引入蓄熱體改善傳統(tǒng)的技術(shù)方法，能夠提高熱能的利用率、降低系統(tǒng)運(yùn)行能耗，回收效率超過(guò)95%[8]。當(dāng)前蓄熱式熱力燃燒裝置的性能得到全面優(yōu)化，對(duì)于溫度的控制效果十分穩(wěn)定，而且具有較強(qiáng)的安全性和精確性特點(diǎn)，在化工行業(yè)和噴涂行業(yè)中得到廣泛應(yīng)用。比如在處理苯和有機(jī)酸的過(guò)程中應(yīng)用該方法，能夠?qū)艋侍嵘?9%以上。此外，蓄熱式催化燃燒技術(shù)也成為目前燃燒處理工藝中的主要方法，溫度在300至500℃左右，降低了成本投入，而且應(yīng)用條件更加廣泛。比如在處理苯時(shí)能夠?qū)艋士刂圃?6%左右，在處理二甲苯時(shí)能夠?qū)艋士刂圃?9%左右[9]。

（七）膜分離法

膜分離技術(shù)也是處理VOC廢氣的先進(jìn)技術(shù)，能夠充分發(fā)揮生物膜的分離作用，去除廢氣中的有毒有害物質(zhì)。在生物膜的兩側(cè)，由于氣體分子的透過(guò)性存在一定差異性，因此能夠快速分離不同的氣體組分，這是采用該技術(shù)時(shí)的基本原理。生物膜呈現(xiàn)出環(huán)保性的特點(diǎn)，因此符合當(dāng)前綠色化發(fā)展的要求，而且無(wú)須借助于其他物質(zhì)，避免了造成二次污染問(wèn)題。物質(zhì)被生物膜分離后不容易出現(xiàn)相變的情況，而且系統(tǒng)運(yùn)行中的能耗不高，呈現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)性特點(diǎn)。隨著膜組件填充密度的提升，也可以改善VOC廢氣的處理能力。吸收塔對(duì)VOC廢氣進(jìn)行處理后實(shí)施增壓，然后再運(yùn)用膜組件進(jìn)行處理，兩側(cè)VOC濃度出現(xiàn)差異性，根據(jù)濃度的不同再次進(jìn)入吸收塔或者直接排放。如果VOC廢氣的組分不十分復(fù)雜，可以采用該工藝進(jìn)行處理，在應(yīng)用中應(yīng)該根據(jù)介質(zhì)特點(diǎn)對(duì)膜結(jié)構(gòu)實(shí)施調(diào)整，以改善膜組件的選擇透過(guò)性，提高VOC廢氣處理效率[10]。如果VOC廢氣的濃度較大，也可以采用膜分離技術(shù)加以處理，但是單層膜的處理能力有限，需要結(jié)合其他處理工藝提高處理效率。

四、結(jié)語(yǔ)

VOC廢氣是影響環(huán)境安全和人類(lèi)健康的主要因素，因此在實(shí)踐工作中應(yīng)該做好處理工作，對(duì)污染物濃度加以控制，創(chuàng)造安全舒適的生產(chǎn)生活條件，促進(jìn)社會(huì)和諧穩(wěn)定發(fā)展。在實(shí)踐工作中，多種方法得到廣泛應(yīng)用，包括了回收法、吸附法、吸收法、低溫等離子體法、光催化法、燃燒法和膜分離法等，不同處理方法的工藝要求和適用特點(diǎn)存在差異，應(yīng)該結(jié)合VOC廢氣的實(shí)際情況及處理需求加以選擇，也可以實(shí)現(xiàn)不同技術(shù)的有效融合，以增強(qiáng)整體治理效果。