可揮發性有水處理是現代經濟社會發展中必不可少的機物的治理工藝分析

田瑞麗

(山西高騰環境科技有限公司，山西 太原 030012)

引 言

當前形勢下環境污染的狀況越來越嚴重，因此也衍生了環境保護的重要性。揮發性有機化合物是環境中污染最嚴重的化合物之一。由于它們的化學性質可以增強人類患癌癥的機率，濃度過高時還能造成中毒甚至死亡。其他污染物和VOCs匯合在一起的話可以產生更高級的污染物。有187種污染物是被美國環保局所了解和控制，其中揮發性有機化合物就有33種。針對這一情況，我國環境保護部以及國家發展和改革委員會聯合發布了《揮發性有機物排污收費試點辦法》，這一方案開始在2015年10月1日起實行，對石油化工、印刷、包裝收取排污費用。隨著大氣污染的日益嚴重和大氣污染監測手段的日趨細化，VOCs的監測、研究和控制變得越來越重要。

1 揮發性有機物的定義和來源

1.1 揮發性有機物的定義

國內和國外對揮發性有機物的定義各有不同的側重點，透過人體健康、物理性質和環境效益這些方面來定論。在環境保護工作中應考慮環境效益和人體健康，而從物理性質的角度來看定義主要適用于工業。《“十三五”揮發性有機物污染防治工作方案》對VOCs的定義是：VOCs是參與大氣光化學反應的有機化合物，包含有除甲烷烴類外，還具有含氮有機物、含氧有機物和含硫有機物。WHO(世界衛生組織)將它定義為：在室溫下揮發性有機化合物，其沸點為50 ℃～260 ℃，通過芳烴、烷烴、醛類、酯類、和其他等等來定義和分化出它們的化學結構。

1.2 揮發性有機物的來源

在當前，針對化工企業和石油煉化企業所生產的揮發性有機化合物做出分析，主要有以下三個來源產生：1) VOCs填充過程中產生的揮發性氣體；2) 通過法蘭及密封過程泄漏到大氣中的揮發性有機化合物;3) 貯存過程中呼吸閥工作呼出的VOCs。針對這些情況的處理方式，第一點和第三點要通過增加油氣回收裝置來處理。而第二點就需要這些企業聘請合格的專業公司進行現場檢測，杜絕泄漏[1]。

2 揮發性有機物的監測方法

2.1 質子轉移反應質譜法

由于VOCs的高活度，使得樣品的采集和儀器的分析十分困難。這些問題可以通過質子轉移反應質譜法得到有效解決。質子轉移反應質譜法采用自動取樣系統進行取樣，然后將樣品送入色譜柱進行分離。方法有以下特點：可以直接采用自動注入，過程能夠避免混亂現象出現在其中，依此來確定了監測的準確性。除此之外，這種分析方法還具有高效靈敏的特點，過程是不需要進行濃縮的。

2.2 膜分離技術

近年來隨著膜分離技術的不斷發展和更新，可揮發性有機物的監測方法首次采用了膜分離技術。氣相色譜—膜萃取分離有機化合物有以下過程：揮發性有機化合物首先通過纖維膜，VOCs會與相應的惰性氣體結合，結合之后的產物會經過壓縮和吸收步驟。在一段時間后，判定萃取是否達成了恒定的狀態，再來進行分離。保證檢測方法的有效性也是萃取分離過程的宗旨，這個過程非常有必要避免相間的混合，杜絕乳化現象的產生，最小程度的去減少溶劑的消耗。

2.3 吸附劑監測法

吸附劑監測法采用固體吸附劑濃縮揮發性有機化合物。該方法將采樣與濃度相結合，具有較好的實用性。并且利用吸附管可計算監測氣體污染物濃度的平均濃度。對比上訴的兩種方法，這種方法體現出了成本低，可重復使用的優點。但是它并不適合用來針對那些揮發性較大的化合物，這也是它的缺點。所以在方法的選取過程中，還是要依次對比做出選擇。

3 揮發性有機物的治理方式

3.1 傳統的處理方式

在發展使用現行的處理方式時，也可以將傳統的處理方式做出介紹。生產企業在傳統的過程中面對揮發性有機物的治理方法分為銷毀式和回收式兩種。銷毀式當中包含有光催化法，直接燃燒或者催化燃燒法和等離子技術法以及生物氧化法；回收式主要包括冷凝技術法、膜技術法、水噴淋法以及吸附吸收法等等。前者主要是在一定的技術條件和手段上把揮發性有機物降解成無毒無味的氣體，方法具有很強的破壞性。而后者的思路是將揮發性有機物進行脫除，此過程充分利用了揮發性有機物的物化特質，結合特有的裝置將揮發性有機物各組分離，實現凈化的作用。

3.1.1 生物氧化法

生物氧化的技術原理通過微生物的氧化、代謝以及消化實現對有機物的分解或降解等過程。工藝流程為：通入揮發性有機化合物的制備再進行加濕，加濕氣體隨生物濾池床移動。通過生物膜，接觸生物細菌，產生化學反應過程，實現降解VOCs。這項VOCs工藝處理技術具有消耗成本低、可重復利用的優點。不過還是有著設備過大、耗費周期長、效率低、所需苛刻的生物生長條件的缺點。

3.1.2 冷凝技術法

冷凝回收技術是通過提高或降低空氣壓力來實現的低溫法，將揮發性有機物從氣體中轉化為其他形式。利用物理的方法改變溫度來分離VOCs。這種技術的優點是它可以凈化高沸點、高濃度的氣體。但是它本身具有高揮發性氣體效應差，設備成本高、能耗高的缺點。

3.2 現行的治理技術

可揮發性有機物的治理發展到今天，也衍生出了一些比較新型的技術。

納米材料具有特殊的結構，它的熱力學不穩定狀態導致它的外觀和尺寸都很小，具有量子尺寸、表面與界面、介電極限、宏觀量子隧道等效應。納米材料在這些效應的驅使下具有輻射、吸收、催化、吸附等特性存在，因此，它在許多方面具有廣闊的應用前景。它的前兩種效果是納米材料應用于VOCs的清潔表面的主要根據。納米技術應用原理和方法，如表1所示。

表1 納米技術應用方法和原理

3.3 復合型技術

面對VOCs的種類、性質、濃度等不同行業的特點衍生出了一種特殊方法，這種方法就是將兩種或多種方法混合在一起使用。當前發展背景下僅僅使用一種加工工藝是很難滿足加工要求的，多種技術結合在一起可以彰顯更大的特點。復合型具有很強的互補性和針對性。治理效果遠好于單一的治理技術，如采用吸附濃縮法+冷凝回收技術; 吸附濃縮法+燃燒技術；光催化復合凈化技術+等離子體。這些復合工藝可以避免不同工藝的缺點，發揮優點，最大限度地提高凈化效率從而可以降低投資運營成本，增強穩定性，簡化運營，處理VOCs的過程可以表現為經濟、高效、穩定的表現方式。催化燃燒+吸附濃縮復合方法應用比較廣泛，采用吸附分離法對低濃度高風量工業廢氣中的VOCs進行了去除分離和濃縮，此后對濃度高的空氣污染通過燃燒來分解和凈化[2]。

4 結語

對VOCs的定義和來源做出介紹，是為了讓人們更加關注VOCs，對其特性采取有針對的措施。通過催化燃燒、吸附、生物處理這些方法和復合工藝分析得出，VOCs控制技術的選擇過程， VOCs的排放方式、排放濃度和排放量應整體考慮，還有污染物的種類和其他因素也要被計算在內。低濃度、流量大，多組分且無回收價值的VOCs凈化場所適用催化燃燒技術，雖然應用范圍最廣泛的吸附技術具有設備簡單的特點，不過更要及時定期的去更換吸附劑，即使運行成本高；設備操作簡單的生物處理工藝、二次污染小，性能好能耗低，但不能回收利用，這個要類比使用；單一的技術的處理效果是遠遠遜色于復合類技術的處理效果，考慮成本方面，技術還需要進一步完善，簡化操作和提高穩定性。