VOCs治理技術(shù)與工程應(yīng)用簡析

朱美麗 周 勇

（紹興市環(huán)球環(huán)境保護(hù)科學(xué)設(shè)計研究院有限公司，浙江 紹興 311800）

大量排放VOCs不僅對空氣質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境造成了嚴(yán)重的破壞，而且也會威脅到人們的身體健康。這主要是由于VOCs中很多成分具有較強(qiáng)的毒性，會刺激人體的呼吸和神經(jīng)系統(tǒng)，危害人們的健康狀況。此外，光化學(xué)物以及PM2.5的形成也都與VOCs有直接的關(guān)系，因此必須高度重視對VOCs的治理工作。但是VOCs的種類比較多，涉及的范圍也比較廣，增加了治理的難度，相關(guān)部門和企業(yè)應(yīng)積極研發(fā)VOCs的治理技術(shù)，并提高治理技術(shù)的工程應(yīng)用性，通過綜合運(yùn)用各種VOCs治理技術(shù)來提高VOCs的治理效果，從而有效減少空氣污染，保護(hù)好生態(tài)環(huán)境，從而實現(xiàn)我國經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)性發(fā)展。

1 治理VOCs的技術(shù)分析

1.1 VOCs治理的傳統(tǒng)技術(shù)方法

1.1.1 采用直接燃燒和催化燃燒的治理技術(shù)

對VOCs可以采用直接燃燒的方式來進(jìn)行治理，從而使VOCs中的C元素和H元素氧化為H2O以及CO2。這種治理技術(shù)的效率比較高，但是對運(yùn)行條件有較高的要求，同時其只能對含有高濃度可燃成分的VOCs進(jìn)行凈化，因此在對濃度較低的VOCs進(jìn)行治理時應(yīng)采用催化燃燒的治理技術(shù)。

1.1.2 采用吸收、吸附治理技術(shù)

對VOCs進(jìn)行治理時可以采用吸收治理技術(shù)，其主要是通過液體吸收劑來吸收氣流中所含有的VOCs成分。這種技術(shù)能夠?qū)舛仍?00×10-6～5000×10-6r/min之間的VOCs進(jìn)行有效治理[1]。此外還可以采用吸附治理技術(shù)來對成分比較穩(wěn)定單一的含VOCs氣流進(jìn)行處理，其主要通過吸附劑所具有的多孔結(jié)構(gòu)和活性點來吸附氣流中的VOCs成分，該技術(shù)也是目前被廣泛應(yīng)用的治理技術(shù)。

1.2 VOCs治理的新型技術(shù)方法

1.2.1 采用生物治理技術(shù)

通過生物技術(shù)來治理VOCs主要是在好氧環(huán)境中利用微生物對VOCs進(jìn)行氧化分解，從而實現(xiàn)治理目的。生物技術(shù)所需要的設(shè)備比較簡單，技術(shù)成本比較低，對濃度較低的VOCs有很好的處理效果。生物技術(shù)在應(yīng)用過程中需要嚴(yán)格控制水分含量、溫度、氣流速度以及pH值等參數(shù)，以避免出現(xiàn)氧化不完全的情況。此外該技術(shù)在工程應(yīng)用上缺乏足夠的穩(wěn)定性，其治理效率往往在40%～98%之間大幅度的波動，同時對場地面積有較高的要求，需要企業(yè)根據(jù)自身條件來選擇應(yīng)用[2]。

1.2.2 采用蓄熱燃燒治理技術(shù)

所謂蓄熱燃燒也就是利用陶瓷等材料對燃燒時釋放的熱量進(jìn)行吸收利用。目前比較常用的蓄熱式燃燒系統(tǒng)主要包括燃燒室、蓄熱床以及控制裝置等。其中蓄熱床底部通過控制閥來連接進(jìn)氣道以及排氣道，然后換向閥通過交替換向來蓄存燃燒室所排出的高溫氣體。VOCs氣體預(yù)熱后進(jìn)入燃燒室，在經(jīng)過氧化作用后達(dá)到凈化的目的。

1.2.3 采用等離子治理技術(shù)

對于通過常規(guī)治理技術(shù)難以進(jìn)行有效處理的VOCs可以利用等離子技術(shù)來進(jìn)行治理。等離子體是一致導(dǎo)電性流體，其主要包括中性粒子、電子以及離子和自由基。氣體在放電條件下可以產(chǎn)生低溫等離子體，而低溫等離子體的化學(xué)活性比較高，能夠產(chǎn)生較強(qiáng)的化學(xué)反應(yīng)，從而可以利用高活化能來對污染物進(jìn)行分解或轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)凈化目的[3]。

1.2.4 采用膜分離治理技術(shù)

對VOCs進(jìn)行治理時還可以利用膜分離技術(shù)，其主要是利用了復(fù)合膜的滲透選擇性原理對有機(jī)物進(jìn)行分離。在工程應(yīng)用實踐中一般是通過壓縮機(jī)或者真空泵來提高聚合物復(fù)合膜的滲透能力，使VOCs在壓差的作用下透過復(fù)合膜，從而實現(xiàn)對氣流進(jìn)行分離的效果。這種技術(shù)由于能耗比較低，不會產(chǎn)生二次污染，同時其操作程序簡便，因此目前在制藥以及石化工業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用，已經(jīng)實現(xiàn)了對多種VOCs的有效回收。

2 提高VOCs治理技術(shù)工程應(yīng)用性的有效途徑

治理VOCs具有較高的難度，在工程應(yīng)用上需要根據(jù)排放物的實際性質(zhì)特點、排放濃度和排放量以及濕度等因素來選擇治理效果更好的治理技術(shù)，同時還要注意治理技術(shù)的適用性和經(jīng)濟(jì)性。企業(yè)在選擇治理VOCs的技術(shù)時，還要充分考慮技術(shù)應(yīng)用對管理和操作的具體要求，以及維護(hù)的難度等，結(jié)合企業(yè)的實際情況來選擇相應(yīng)的治理技術(shù)。一些規(guī)模較小的企業(yè)在治理VOCs時，可以采用工藝成熟度比較高的吸收技術(shù)，這項技術(shù)的操作以及運(yùn)維管理都相對簡單，同時還可以廣泛適用于不同濃度的VOCs處理。此外，如果選擇了適宜的吸收劑時，還能夠?qū)崿F(xiàn)對VOCs的回收再利用，例如利用新型的吸收溶劑可以對噴涂工序中的涂料進(jìn)行回收利用，從而提高VOCs治理的效率和經(jīng)濟(jì)性。

當(dāng)然，對VOCs進(jìn)行有效的治理的根本途徑是從VOCs的產(chǎn)生源頭加強(qiáng)控制，并不斷改進(jìn)生產(chǎn)工藝，減少化工產(chǎn)品在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的VOCs，從而提高末端治理的效果。

2.1 從源頭上遏制VOCs的排放

在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)盡量使用揮發(fā)性比較小的有機(jī)物原料，這樣才能在源頭上較少VOCs的產(chǎn)生，例如可以使用VOCs較低的水性膠黏劑或者涂料等。不過這會造成可選擇的原材料種類范圍縮小，同時企業(yè)的生產(chǎn)成本也會出現(xiàn)一定程度的增加。

2.2 改進(jìn)生產(chǎn)工藝

在工業(yè)生產(chǎn)中還應(yīng)改進(jìn)生產(chǎn)工藝，在加料時應(yīng)盡量采用管道密閉的輸送方式，這樣可以使溶劑減少揮發(fā)。另外還應(yīng)盡量通過自控系統(tǒng)來進(jìn)行開展工業(yè)生產(chǎn)，以提高生產(chǎn)環(huán)節(jié)中的密閉性，減少VOCs的產(chǎn)生。雖然這會造成生產(chǎn)成本的增加，但是對實現(xiàn)VOCs的達(dá)標(biāo)排放具有顯著的作用。

2.3 加強(qiáng)多種治理技術(shù)的綜合應(yīng)用

不同的VOCs治理技術(shù)各有其優(yōu)勢，但也存在不同的局限性，在VOCs治理中應(yīng)積極應(yīng)用上文所介紹的生物治理技術(shù)等新的治理技術(shù)，同時應(yīng)注意技術(shù)應(yīng)用的集成性。例如綜合運(yùn)用吸附技術(shù)和低溫濃縮、等離子技術(shù)以及蓄熱燃燒與催化燃燒技術(shù)的集成等，都可以有效提高VOCs的治理效率。此外還應(yīng)繼續(xù)加大對新技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，進(jìn)一步提高治理技術(shù)的工程應(yīng)用性。

2.4 對VOCs的排放源進(jìn)行治理

對VOCs進(jìn)行治理的一個重要環(huán)節(jié)是對排放源的控制，特別是對一些無組織的排放源，要采用有效的措施來對VOCs進(jìn)行收集和集中處理。在工程應(yīng)用實踐中可以利用LDAR技術(shù)構(gòu)建管理平臺，對VOCs的排放情況進(jìn)行監(jiān)督管理。

3 結(jié)語

在現(xiàn)代工業(yè)社會中，治理VOCs已經(jīng)成為一項迫切的任務(wù)，其對于改善生態(tài)環(huán)境、減少空氣污染，保護(hù)人們的身體健康都具有十分重要的意義。雖然目前已經(jīng)研發(fā)出了多種VOCs的治理技術(shù)，但是這些技術(shù)在工程應(yīng)用性方面還存在一定的局限性。因此還需要加大對VOCs治理技術(shù)的研發(fā)應(yīng)用力度，通過多種治理技術(shù)的集成來提高治理的效果，降低工程應(yīng)用成本，從而實現(xiàn)對VOCs污染進(jìn)行有效控制的目的。