VOCs治理技術概述及發展趨勢

佟　玲

（聯合赤道環境評價有限公司天津300042）

VOCs治理技術概述及發展趨勢

佟玲

（聯合赤道環境評價有限公司天津300042）

VOCs廢氣是一類對環境和人類產生嚴重危害的廢氣。本文從源頭和過程控制與末端治理兩方面介紹VOCs的防治方法。重點介紹了末端治理技術中吸附法、膜分離法、吸收法、催化燃燒法、低溫等離子體以及生物降解法等治理技術。最后探討了大氣中VOCs治理技術的發展趨勢。

VOCs；低溫等離子體技術；生物降解技術

1　 VOCs定義及危害

我國對于VOCs的定義為：揮發性有機物（VOCs），是某一類化合物的總稱。從物理學角度定義為在標準大氣壓下，熔點低于室溫、沸點低于50℃~260℃的有機化合物的總稱。

VOCs來源廣泛，工業源主要污染物包括石化工業和煤炭加工與轉化，多包含烷烴、烯烴、硫醇、硫醚、多環芳烴等；家具行業主要為乙酸丁酯、乙苯、間對二甲苯等；包裝印刷工業中的苯系物、醇類、脂類和酮類；油類儲運和銷售過程，涂料、油墨、膠粘劑、農藥等以VOCs為原料的生產行業，涂裝、印刷、粘合、工業清洗等含VOCs產品的使用過程；生活源包括建筑裝飾裝修、餐飲服務和服裝干洗。

VOCs由于成分復雜，在環境中會導致復合型污染，誘發霧霾，產生光化學煙霧；且刺激人體呼吸系統、皮膚和眼睛，從而導致血液、神經系統和肝腎臟的病變，具有“三致”作用。

VOCs污染防治分為兩個方面分別為從源頭控制和末端治理的綜合防治方法。

2　源頭控制

（1）采用先進的清潔生產技術，提高能源的轉化和利用效率，如石油化工及煤炭加工與轉化行業，實現高效、清潔轉化。（2）定期檢修易發生泄漏的設備與管線組件，重點識別、排查工藝裝置和管線中VOCs泄漏的易發位置，制定預防VOCs泄漏和處置緊急事件的應急預案。（3）鼓勵符合環境標志產品技術要求產品的生產和銷售，生產技術采用密閉式，分類收集生產過程中產生的廢氣并處理，避免無VOCs凈化、回收措施的露天噴涂作業。（4）使用含VOCs產品的過程中，如汽修和工業涂裝等行業，應集中收集廢氣，對收集后的廢氣進行回收或處理后達標排放，減少無組織排放廢氣。

2.1末端治理技術

VOCs治理技術主要分為兩大類：回收利用技術和銷毀技術。回收利用技術基本思路是對排放的VOCs進行吸收、過濾、分離，然后進行提純等處理，再資源化循環利用，包括冷凝法、吸收法、吸附法、膜分離法；銷毀技術處理的基本思路是通過燃燒等化學反應，把排放的VOCs分解化合轉化為其他無毒無害的物質，包括熱力焚燒法、催化燃燒法、生物降解法、光催化降解法、等離子體技術。

2.2吸附回收法

在大部分工業尾氣中，VOCs是以低濃度、大風量的形式排放的。此方法利用物理或化學方法使吸附劑與污染物結合從而去除VOCs。化工、輕工、噴涂等行業主要應用這種技術，特別是苯類、酮類的治理。適用于中低濃度的VOCs凈化，去除效率高，易于自動化控制，但不適用于高濃度、高溫的有機廢氣，且吸附劑易中毒。今年來吸附技術得到了快速發展，出現很多新的工藝和設備。吸附法常與別的處理方法聯用，如液體吸收和活性炭吸附聯合處理濃度較高的廢氣；或吸附-催化燃燒法處理丙酮廢氣等。

2.3吸收技術

吸收技術主要是由廢氣和洗滌液接觸將VOCs從廢氣中移走，之后再用化學藥劑將VOCs中和、氧化或其他化學反應破壞。此方法適用于高水溶性VOCs，不適用于低濃度氣體，此方法技術成熟，可去除氣態顆粒物，對酸性氣體能夠高效去除，且投資成本低占地空間小，但存在后續廢水處理問題。

2.4冷凝技術

對于高濃度、組分單一且有一定回收價值的VOCs廢氣，多采用冷凝技術，即將廢氣降溫至VOCs成分露點以下，凝結為液態后加以回收的方法。要獲得高的回收率，往往需要較低的溫度或較高的壓力，因此冷凝法常與壓縮、吸附、吸收等過程聯合使用，以達到既經濟又能獲得較高的回收率的目的。

2.5膜分離技術

膜分離有機蒸氣回收系統是通過溶解-擴散機理來實現分離的。有機氣體分子在具有滲透性聚合物的復合膜上接觸并發生溶解，由于濃度梯度的形成，一側膜的有機氣體蒸汽可以透過膜，進而從廢氣中分離出來。分離膜由涂層和支撐層組成的復合膜，涂層一般具有高選擇性，也決定了分離性能，支撐層對膜的性能也有重要影響。膜技術常用于具有較高回收價值的VOCs，如處理鹵化碳氫化合物，且無二次污染。

2.6燃燒技術

燃燒技術主要分為直接燃燒法和催化燃燒法。直接燃燒法是對高濃度有機廢氣，用燃油或燃氣作為輔助燃料，在高溫下直接分解為無害物質。多數情況下，有機物濃度較低，不足以在沒有輔助燃料時燃燒。此方法投資小，適用于小風量及高濃度的廢氣，對安全技術和操作要求較高；催化燃燒法是指在燃燒設備中，有機廢氣先被預熱后，通過催化床層的作用，在較低的溫度下和較短的時間內完成化學反應過程。為了提高熱利用效率，降低設備的運行費用，近年來發展了蓄熱式熱力焚燒技術和蓄熱式催化燃燒技術。這兩項技術換熱效率高，可以在VOCs較低濃度下使用，基于這樣的優點，蓄熱式燃燒技術逐步替代傳統的燃燒技術。

2.7低溫等離子體技術

低溫等離子體凈化技術作為一種新型的廢氣治理技術得到了越來越多的關注。等離子體由電子、離子、自由基和中性粒子組成，在外加電場作用下，利用介質使大量電子激發出來并反復轟擊廢氣的氣體分子，去激活、電離、裂解廢氣中的各種成分，產生復雜的物理化學反應，使復雜大分子污染物轉變為一些小分子的安全物質（如二氧化碳和水），或使有毒有害物質轉變為無毒無害或低毒低害物質，從而降解污染物。

2.8生物降解技術

生物法是利用微生物對廢氣中的污染物進行消化代謝，將污染物轉化為無害的水、二氧化碳及其他無機鹽。生物法要求外界條件較高，包括溫濕度、pH等，對有機物的降解需要一定時間，適合處理低濃度有機廢氣。但生物方法有其自身的優點，包括投資較小設備簡單，無二次污染的優點。廢氣生物處理技術主要有生物濾池、生物洗滌塔和生物滴濾池三種［1-4］。近年來，各種生物濾料、填料的改善研究越來越多，以節省投資和能耗，提高處理效率。

3　 VOCs治理技術發展方向

目前我國所采用的VOCs處理技術以吸附、催化燃燒、生物處理為主，這三種技術的市場占有率分別達到38%、22%、15%。在適于回收VOCs的情況下，國內外廣泛應用吸附技術，它是一種經濟、符合清潔生產理念的選擇，很多行業的VOCs治理用到吸附回收技術，比如油氣回收、包裝印刷、集裝箱噴涂、石油化工、化學化工、原料藥制造等行業。生物技術和催化燃燒技術在國外分別排名第一第二位，均占29%左右。生物處理技術在國外工業VOCs處理市場相比國內應用更為廣泛，顯示出其正日益成熟，具有良好的應用前景。

多數行業的VOCs以混合物的形式排放，成分也由于不同的化合物性質變得極其復雜，采用單一方法的治理技術很難達到治理效果，費用也較高，通常情況下需要采用多種治理技術的組合，才能達到很好的治理效果。

據介紹，目前VOCs治理組合技術有沸石轉輪+熱力焚燒技術、沸石轉輪+蓄熱式燃燒、冷凝+吸附技術、吸附+蓄熱催化燃燒技術、濾筒除塵+蓄熱催化燃燒、吸附+高級氧化等。采用組合治理技術，提高了污染物的去除率，實現污染物達標排放，節約成本，是未來去除VOCs的主要方向。

［1］Marc A Deshusses.Biological waste air treatment in biofilters.Environmental Biotechnology，Current Opinionin Biotechnology，1997，8：335-39.

［2］Gero Leson et al.Biofiltration：An innovative air pollution control technology for VOC emissions.J.Air Waste Manage.Assoc.，1991，41（8）：1045-1054.

［3］Johan W.v an Groenestijn，Paul G.M.Hesselink.Biotechniques for airpollution control.Biodegradation，1993，4：283-301.

［4］Simon P.P Ottengraf.Biologicalsy stems for waste gas elimination.Tibtech.Pioteoh.1987，5（5）：132-136.

佟玲（1985—），女，碩士，天津，中級工程師，主要研究方向環境影響評價。