李月香

（山東天成工程咨詢有限公司，山東 濰坊 261100）

我國在現(xiàn)代化經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的同時，環(huán)境污染問題日益嚴(yán)峻，尤其是工業(yè)發(fā)展中產(chǎn)生的大量揮發(fā)性有機(jī)廢氣，對大氣環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，非常不利于人們的身體健康。揮發(fā)性有機(jī)廢氣包括非甲烷碳?xì)浠衔铩Ⅺu代烴、含氧有機(jī)化合物等，其在空氣中容易與二氧化氮發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，在光照作用下形成臭氧污染，甚至加重PM2.5污染和光污染等，因而對人體健康造成了嚴(yán)重威脅，也加劇了生態(tài)環(huán)境的惡化。因此，相關(guān)部門和企業(yè)需要加大對工業(yè)揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理力度，并采取科學(xué)措施對其進(jìn)行綜合防治，以減少大氣環(huán)境的污染，促進(jìn)生態(tài)環(huán)境的平衡發(fā)展。

1 工業(yè)揮發(fā)性有機(jī)廢氣的來源及危害

揮發(fā)性有機(jī)廢氣是指沸點(diǎn)處于50～200 ℃，室溫飽和蒸氣壓超過133.2 Pa的物質(zhì)[1]。這是一種有害氣體，不僅污染空氣，而且危害人類健康。工業(yè)生產(chǎn)中的廢氣種類逐漸增多，工業(yè)揮發(fā)性有機(jī)廢氣中物質(zhì)的排列組合也越來越復(fù)雜，組合形式多種多樣，包括醛類、酮類、烴類、硫化物、胺類等物質(zhì)。除甲醛外，多數(shù)揮發(fā)性有機(jī)廢氣不溶于水。大氣環(huán)境中幾乎包含了所有種類的揮發(fā)性有機(jī)廢氣，雖然濃度不高，但是治理難度較大。揮發(fā)性有機(jī)廢氣主要來源于燃料燃燒、交通運(yùn)輸尾氣排放、工業(yè)生產(chǎn)等，尤其是表面涂裝、橡膠、塑料、化工、制藥、煤炭加工等產(chǎn)業(yè)中，會應(yīng)用到大量的含揮發(fā)性有機(jī)物的物料進(jìn)行加工生產(chǎn)，這些含揮發(fā)性有機(jī)物的物料是揮發(fā)性有機(jī)廢氣的主要來源。此外在餐飲行業(yè)、露天燒烤過程等產(chǎn)生的油煙中，以及室內(nèi)裝修、家用電器維修、汽車維修中也存在一定的揮發(fā)性有機(jī)廢氣，揮發(fā)性有機(jī)廢氣的組成如圖1所示。

圖1 揮發(fā)性有機(jī)廢氣組成示意圖

揮發(fā)性有機(jī)廢氣不僅具有刺激性氣味，而且還伴有毒性、惡臭、致畸形性、致癌性，容易引起燃燒甚至爆炸現(xiàn)象。揮發(fā)性有機(jī)廢氣會破壞人體內(nèi)維生素E的形成，引起面部色斑，出現(xiàn)身體畸變、致癌等風(fēng)險，長時間接觸揮發(fā)性有機(jī)廢氣還會引起人體機(jī)能下降，視力模糊、呼吸道損壞、細(xì)胞代謝受到影響等，甚至引起神經(jīng)系統(tǒng)異常。如室內(nèi)裝修材料中含大量甲苯、甲醛等有害物質(zhì)，對人體健康損傷較大；在長時間的陽光照射作用下，大氣中的氮氧化物等物質(zhì)會與氧化劑發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成臭氧，對人體健康造成負(fù)面影響；揮發(fā)性有機(jī)廢氣還會影響植物的正常生長，阻礙植物的光合作用，含硫、氟物質(zhì)也會抑制植物生長，甚至引起農(nóng)作物死亡、枯萎，造成糧食減產(chǎn)；揮發(fā)性有機(jī)廢氣中的芳香烴具有較強(qiáng)的揮發(fā)性，而且傳播速度較快，對大氣環(huán)境造成了嚴(yán)重污染，危害人體健康，甚至引起全球性的溫室效應(yīng)、氣候變暖、臭氧層破壞等；揮發(fā)性有機(jī)廢氣中的顆粒較大，形成PM2.5污染，引起城市霧霾、光化學(xué)煙霧等問題[2]。因此，相關(guān)部門和企業(yè)需要嚴(yán)格處理揮發(fā)性有機(jī)廢氣，并引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)手段，有效防治工業(yè)生產(chǎn)中的廢氣排放，同時還要引進(jìn)清潔能源，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)技術(shù)工藝的創(chuàng)新與優(yōu)化，并改進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備，進(jìn)一步減小揮發(fā)性有機(jī)廢氣對大氣環(huán)境的危害性。

2 工業(yè)揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)

2.1 生物處理技術(shù)

生物處理技術(shù)主要是利用微生物自身的代謝能力，把揮發(fā)性有機(jī)廢氣中的有機(jī)成分作為養(yǎng)分，對其進(jìn)行降解、代謝，并最終將其轉(zhuǎn)化為水、二氧化碳等無機(jī)物。該技術(shù)應(yīng)用成本較低，不會產(chǎn)生二次污染，在對養(yǎng)殖業(yè)中的臭氣、糞肥發(fā)酵的廢氣處理中得到了廣泛應(yīng)用。在具體應(yīng)用中，技術(shù)人員需要先把揮發(fā)性有機(jī)廢氣進(jìn)行液化處理，并在過濾器中覆蓋生物膜，當(dāng)有機(jī)廢氣被微生物吸附后，可以通過生物膜上微生物的代謝功能，將其中的有機(jī)成分進(jìn)行降解和轉(zhuǎn)化，從而實(shí)現(xiàn)對廢氣的降解。生物處理技術(shù)的處理效果較好，但需要對特定微生物進(jìn)行培育，以提高生物膜的適應(yīng)能力，從而進(jìn)一步提高廢氣處理的效果[3]。

2.2 納米材料凈化技術(shù)

納米材料凈化技術(shù)是一種新型處理技術(shù)，主要是利用一種極細(xì)的納米材料對揮發(fā)性有機(jī)廢氣進(jìn)行催化和吸附，從而對有機(jī)物進(jìn)行高效轉(zhuǎn)化。納米材料的表面積較大，活性基團(tuán)多，可以提高對揮發(fā)性有機(jī)廢氣的處理效果，因而具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

2.3 燃燒技術(shù)

燃燒技術(shù)主要包括蓄熱燃燒法和催化燃燒法兩種。蓄熱燃燒法是對蓄熱體進(jìn)行燃燒，并能夠把燃燒過程中形成的熱量存儲起來，然后將其釋放，用于對混合氣體進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度升至750 ℃時，需要停留0.5秒，這樣可以把揮發(fā)性有機(jī)廢氣中的有害物質(zhì)進(jìn)行分解，形成無害物質(zhì)[4]。該處理技術(shù)操作簡單，較適用于處理高濃度揮發(fā)性有機(jī)廢氣，但是對技術(shù)的要求較高；催化燃燒處理技術(shù)是把廢氣引入到反應(yīng)系統(tǒng)中，并加入特定的催化劑，對反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行加熱，當(dāng)溫度升高至260 ℃左右時，廢氣中的有機(jī)物會與催化劑發(fā)生反應(yīng)，生成二氧化碳和水，實(shí)現(xiàn)廢氣處理目的。該技術(shù)對溫度和濃度較高的有機(jī)廢氣的凈化效果較好，對溫度要求不高，可以降低能源消耗，能夠?qū)U氣進(jìn)行有效性處理，且不會產(chǎn)生二次污染。但是該工藝操作復(fù)雜，需要對其進(jìn)行預(yù)熱，然后燃燒凈化，再進(jìn)行熱量回收。在對低濃度廢氣進(jìn)行處理時，需要對其進(jìn)行吸附濃縮，才能進(jìn)行催化燃燒，其流程詳見圖2。

圖2 催化燃燒處理技術(shù)

2.4 冷凝技術(shù)

在揮發(fā)性有機(jī)廢氣的處理過程中，冷凝技術(shù)發(fā)揮著重要作用。在不同溫度、濃度情況下，揮發(fā)性有機(jī)廢氣的飽和度存在很大差異，因此可以創(chuàng)建特定條件，利用冷凝技術(shù)對揮發(fā)性有機(jī)廢氣進(jìn)行回收。在具體應(yīng)用中，需要把工業(yè)廢氣直接引入到冷凝器中，并通過吸附、吸收、解析、分離等一系列環(huán)節(jié)，對廢氣中的有機(jī)物、余熱進(jìn)行回收，從而實(shí)現(xiàn)廢氣凈化的目的，并對其進(jìn)行達(dá)標(biāo)排放。該技術(shù)適用于廢氣濃度較高、溫度較低且風(fēng)量不大的情況，通常在制藥、石化行業(yè)中應(yīng)用。在實(shí)際應(yīng)用過程中，可以再加裝一級有機(jī)廢氣凈化裝置，實(shí)現(xiàn)廢氣的達(dá)標(biāo)排放[5]。

2.5 低溫等離子凈化法

低溫等離子體被稱為第四形態(tài)，在外加電壓達(dá)到氣體的放電電壓時，等離子體中的高能離子高速攻擊有機(jī)廢氣中的分子，速度每秒可達(dá)3500萬次，從而對廢氣中的有機(jī)組分進(jìn)行分解和電離，形成電子、離子、原子、自由基等混合體，提高了氧化反應(yīng)效率，實(shí)現(xiàn)了對有害物質(zhì)的有效轉(zhuǎn)化。等離子處理技術(shù)的適應(yīng)性較高，不會受到其他因素的干擾，因而應(yīng)用潛能較高。但是這是一門交叉學(xué)科，涉及到放電物理學(xué)、放電化學(xué)、化學(xué)反應(yīng)工程等學(xué)科的知識，對該技術(shù)進(jìn)行成熟掌握和應(yīng)用非常難，而且該技術(shù)在使用過程中很有可能產(chǎn)生小分子的有機(jī)化合物，對環(huán)境造成二次污染[6]。

2.6 吸附法

吸附法包括以下幾種：（1）直接吸附法，是利用活性炭吸附凈化有機(jī)廢氣，對有機(jī)物的凈化率較高，操作簡單，費(fèi)用低；（2）吸附-回收法，是利用活性炭纖維對揮發(fā)性有機(jī)廢氣進(jìn)行吸附，當(dāng)其達(dá)到飽和狀態(tài)后進(jìn)行過熱蒸汽反吹，達(dá)到脫附再生的目的?；钚蕴祭w維的環(huán)保效果較好，吸附能力較強(qiáng)，內(nèi)外部包含大量的碳原子，可以使其表面形成固體結(jié)構(gòu)，提高吸附處理效果，吸附效率可達(dá)95%。該方式吸附速度較快，微孔豐富，方便進(jìn)行再生和循環(huán)使用。（3）新型吸附-催化燃燒法，是利用新型吸附材料進(jìn)行吸附處理，當(dāng)其趨于飽和狀態(tài)后進(jìn)行加熱，進(jìn)行吸附、解析、脫附，然后利用催化燃燒床進(jìn)行無焰燃燒處理，實(shí)現(xiàn)對有機(jī)廢氣的徹底凈化處理，該技術(shù)常用于對低濃度、風(fēng)力大的廢氣進(jìn)行處理[7]。

2.7 吸收法

該方式是利用吸收液對廢氣進(jìn)行吸收、凈化，其中吸收劑包含水、液體石油類物質(zhì)等，通過對廢氣進(jìn)行吸收，待飽和后進(jìn)行加熱、解析、冷凝等處理，可以對余熱進(jìn)行回收。該方式適用于濃度和溫度較低且風(fēng)量較大的情況。

2.8 微波催化氧化技術(shù)

該技術(shù)在應(yīng)用過程中，可以將解析技術(shù)與空氣凈化技術(shù)進(jìn)行融合，實(shí)現(xiàn)技術(shù)升級，達(dá)到微波解析的目的。該技術(shù)在應(yīng)用中對資源的消耗較低，能夠提高凈化處理效果，并可以對催化劑進(jìn)行重復(fù)使用，因而成本較低[8]。

2.9 膜分離技術(shù)

該技術(shù)主要是利用半透性的聚合膜對廢氣進(jìn)行分離，從而提取其中的有機(jī)組分，其操作流程簡單，不會產(chǎn)生二次污染，且能源消耗較少，在濃度較高的廢氣凈化中較為適用。在具體應(yīng)用中，需要通過壓縮冷凝、膜分離等步驟，對廢氣進(jìn)行加壓冷凝，然后進(jìn)入到膜分離組件中，再由半透膜對未冷凝的有機(jī)氣體進(jìn)行分離，從而對各類污染物進(jìn)行有效凈化，其中包含苯、甲苯、氯乙烯等[9]。

2.10 光催化氧化技術(shù)

該技術(shù)主要是利用負(fù)載型的納米Ti02光催化劑對廢氣進(jìn)行凈化，該催化劑以活性炭纖維為載體，其抗光腐蝕能力和吸附能力較強(qiáng)，在使用中較為清潔，不會產(chǎn)生二次污染，具有明顯的抗菌效果。利用該技術(shù)可以把揮發(fā)性有機(jī)化合物轉(zhuǎn)化為無機(jī)物，且不會產(chǎn)生太多的副產(chǎn)物。在具體應(yīng)用中，還可以與納米技術(shù)聯(lián)合使用，提高降解效果[10]。

3 工業(yè)揮發(fā)性有機(jī)廢氣的防控策略

為了對工業(yè)揮發(fā)性有機(jī)廢氣進(jìn)行有效防控，需要相關(guān)部門對煤炭加工、石油化工等企業(yè)的生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行持續(xù)性創(chuàng)新與優(yōu)化，并引進(jìn)清潔生產(chǎn)技術(shù)。同時，環(huán)保部門應(yīng)加大對揮發(fā)性有機(jī)廢氣排放相關(guān)知識的宣傳，并對工業(yè)企業(yè)進(jìn)行正確引導(dǎo)，鼓勵企業(yè)開展技術(shù)革新，并對原有生產(chǎn)設(shè)備和生產(chǎn)工藝進(jìn)行改造創(chuàng)新，引進(jìn)清潔生產(chǎn)設(shè)備，從而有效控制揮發(fā)性有機(jī)廢氣的排放總量；按照“實(shí)際生成量+生產(chǎn)裕量”進(jìn)行核算[11]，產(chǎn)生揮發(fā)性有機(jī)物的企業(yè)應(yīng)對進(jìn)出料口、揮發(fā)性有機(jī)物儲罐、危廢庫等廢氣進(jìn)行規(guī)范性收集，以減少廢氣散播；完善廢氣收集系統(tǒng)，按照規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)的要求，合理選擇最優(yōu)可行技術(shù)或最佳可行技術(shù)對揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行處理；監(jiān)管部門應(yīng)加大對企業(yè)的監(jiān)管力度，一旦發(fā)現(xiàn)稀釋排放的現(xiàn)象，就要對其進(jìn)行嚴(yán)格處置，以減少廢氣的排放量；加大對高新技術(shù)的研發(fā)力度，提高原材料的轉(zhuǎn)化率，減少資源浪費(fèi)，降低揮發(fā)性有機(jī)廢氣的產(chǎn)生；在印刷、噴涂工業(yè)中，鼓勵利用新型綠色原料代替高含量揮發(fā)性有機(jī)化合物生產(chǎn)原料，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)工藝的創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢氣的源頭控制；針對運(yùn)輸行業(yè)需要開發(fā)利用的清潔能源，對運(yùn)輸產(chǎn)業(yè)進(jìn)行創(chuàng)新，倡導(dǎo)綠色出行，并研發(fā)新型環(huán)境節(jié)能運(yùn)輸工具；相關(guān)部門要充分發(fā)揮自身的職能作用，加大對揮發(fā)性有機(jī)廢氣的監(jiān)控力度，對相關(guān)工業(yè)企業(yè)進(jìn)行全面監(jiān)督和檢測，實(shí)現(xiàn)揮發(fā)性有機(jī)廢氣的規(guī)范性排放。同時，對各類產(chǎn)品制造設(shè)備、制造工藝等展開全面的排查和監(jiān)督，利用專業(yè)檢測設(shè)備強(qiáng)化生產(chǎn)現(xiàn)場的溯源工作，并結(jié)合排查結(jié)果，督促有問題的企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)設(shè)備改造，加強(qiáng)對企業(yè)的整治力度，完善監(jiān)督管理制度，進(jìn)一步提高揮發(fā)性有機(jī)廢氣的管控效果，嚴(yán)格控制揮發(fā)性有機(jī)廢氣的排放量，確保其能夠達(dá)標(biāo)排放；要加強(qiáng)對企業(yè)相關(guān)工作人員的培訓(xùn)力度，提高員工的環(huán)保意識，強(qiáng)化其責(zé)任意識，并定期組織召開行業(yè)內(nèi)相關(guān)治理技術(shù)會議，對專業(yè)治理技術(shù)進(jìn)行普及推廣，同時引入典型案例展開綜合性分析，明確國內(nèi)大氣污染的排放標(biāo)準(zhǔn)，以便引導(dǎo)各工業(yè)企業(yè)能夠?qū)]發(fā)性有機(jī)廢氣進(jìn)行科學(xué)處理[12]。

4 結(jié)語

綜上所述，工業(yè)揮發(fā)性有機(jī)廢氣對生態(tài)環(huán)境、人體健康造成了嚴(yán)重威脅。如果人體長期吸入揮發(fā)性有機(jī)廢氣，不僅會對身體機(jī)能造成嚴(yán)重?fù)p傷，甚至還可能導(dǎo)致畸形或致癌，此外還會影響動植物的正常生長，引起農(nóng)作物減產(chǎn)，因而不利于農(nóng)業(yè)的發(fā)展。因此，相關(guān)部門和企業(yè)要加大對工業(yè)揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理力度，采取科學(xué)合理的防治措施，引進(jìn)清潔能源，并對傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)技術(shù)和設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)、升級，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)工藝的創(chuàng)新與優(yōu)化，全面提高對工業(yè)揮發(fā)性有機(jī)廢氣的處理效果。

當(dāng)前，我國在廢氣處理技術(shù)已經(jīng)取得了一定的成就，但是仍需要進(jìn)行深度研發(fā)，進(jìn)一步提高有機(jī)廢氣處理技術(shù)的水平，在推動工業(yè)迅速發(fā)展的同時，保障生態(tài)環(huán)境的安全。