VOCs 有機廢氣處理技術研究進展

胡賜明 金海紅 李建芳 唐 璐

（1、杭州市環境保護有限公司，浙江 杭州310000 2、浙江泓一環保科技有限公司，浙江 杭州311100）

揮發性有機化合物是由生物代謝和人類活動所致的污染物，屬于霧霾天氣的形成原因之一。揮發性有機化合物的來源比較多，包括家具噴漆、汽車涂裝等。其中所包含的化學物質會嚴重污染環境，還會危害人體健康。當前，多數國家地區都針對揮發性有機化合物出臺限制與規范細則。霧霾天氣污染程度持續加劇，必須從源頭上控制揮發性有機化合物排放。

1 揮發性有機化合物排放現狀

近年來，我國逐漸開始關注人為揮發性有機化合物排放問題，并且推行揮發性有機化合物排放清單。比如部分學者通過研究認為揮發性有機化合物排放清單，明顯降低了人為排放的不確定性影響。關于揮發性有機化合物的排放源比較復雜，主要分為人為與自然兩種，因此清單編制處于初步發展階段。對于人為排放來說，主要表現在涂裝行業、汽車尾氣以及工業生產等。按照相關數據統計報告能夠看出，我國某地區工業源揮發性有機化合物年排放量在130 萬噸左右，已經超過全國總排放量的37.2%。北部。南部和東部是我國揮發性有機化合物排放的集中地，西部地區由于經濟發展速度緩慢，因此揮發性有機化合物排放量比較低。當前，我國關于揮發性有機化合物排放標準比較少，所以必須編制揮發性有機化合物排放標準體系，這樣既可以對有機廢氣排放進行限制，還能夠滿足經濟體系的發展要求。

2 傳統揮發性有機化合物處理技術分析

2.1 冷凝法

此種方法是按照有機氣體的化學性質，降低氣體溫度，確保蒸汽達到飽和狀態，從而凈化回收液體，借助活性炭吸附作用，對氣體進行減排處理。冷凝閥主要應用到小氣量、低溫和低濃度條件下。然而對于低濃度有機氣體來說，就不能應用冷凝法，可以作為高濃度廢氣的前處理工藝，減少有機負荷量，回收有機物。

2.2 吸收法

此種方法主要是通過吸收揮發性有機化合物，按照不同物理性質，將揮發性有機化合物與吸附劑分離開，達到凈化的效果。一般情況下，高壓、低溫條件下，通過吸收法處理揮發性有機化合物的效果比較顯著。由于吸收劑性能特性，且應用的吸收設備比較特殊，因此能夠明顯提升吸收效果。現階段，在揮發性有機化合物處理中，主要應用水、煤油和柴油作為吸收劑。如果使用水作為吸收液時，有機溶劑的回收比較簡單，只需要采用精餾處理即可。如果所應用的吸收劑不是水時，為了降低成本，需要應用再生吸收劑，但是此種方式會出現二次污染問題，所以應用到油漆涂裝行業處理中。

2.3 吸附法

此種方法是揮發性有機化合物接觸到多孔固體后，固體表面殘留化學鍵力，可以將混合氣體中的揮發性有機化合物組分吸附到固體表面，以此實現分離。吸附法能夠處理濃度較高的廢氣，處理效率比較高，且應用成本低下，能夠對有機廢氣進行徹底凈化處理。但是吸附法的應用不足在于，所使用的處理裝置體積大，且技術工藝比較復雜，還會產生二次污染問題。按照最新研究能夠看出，活性炭的分子不會與極性分子結合，因此能夠對揮發性有機化合物進行完全吸附。對于包裝印刷、噴涂為主的中小型企業來說，在揮發性有機化合物處理時多應用吸附法。

2.4 燃燒法

此種方法主要是針對可燃燒的揮發性有機化合物所采用的處理方法，廣泛應用于絕緣材料、噴漆以及化工生產所產生的廢氣處理中。以燃燒工藝為標準，可以劃分為以下幾種處理方法：第一，直接燃燒法：此種方法主要是應用氣體的可燃性特點，直接進行燃燒。直接燃燒法的成本投資比較少，便于操作，所以可以應用到小風量、高濃度廢氣處理中，具備較高的安全性和實效性。第二，熱力燃燒法：如果揮發性有機化合物濃度比較低，可以添加助燃性氣體，確保其具備可燃性。通過氧化作用之后能夠轉變為無害物質。對于熱力燃燒來說，廢氣經過處理后，不直接作為燃料，而是能夠提供燃燒所需的氧氣。如果廢氣中的氧氣含量比較低時，則需要借助可燃性氣體進行燃燒。相比于直接燃燒方法來說，熱力燃燒對于溫度的要求比較低。第三，催化燃燒法：在具體燃燒期間，揮發性有機化合物能夠通過催化劑實現氧化分解。一般來說，當揮發性有機化合物的濃度比較高，且具備較高溫度時，能夠明顯提升處理效果。此種方法對于溫度的要求比較小，具備較高的節能性和凈化效率。需要注意的是，燃燒法具有各項應用優勢，因此作為VOCs 有機廢氣處理的主流應用技術。

3 新型揮發性有機化合物處理技術

3.1 膜分離技術

此種分離技術主要是通過高分子膜，在特定壓力下不斷滲透廢氣，確保有機物能夠從揮發性有機化合物中脫離。對于工業排放的揮發性有機化合物來說，在進入膜分離系統后，按照膜選擇性作用，只可以確保揮發性有機化合物進入，剩余氣體將會被隔離開，能夠滿足排放標準要求。對于收集的揮發性有機化合物來說，進入到冷凝回收系統中，能夠對有機溶劑進行循環應用。現階段，食品加工行業、制藥行業以及石油化工行業已經廣泛應用膜分離技術。此種技術所應用的有機溶劑濃度高、流量小，具備較高的回收價值，基本能夠實現廢氣資源化。然而需要注意的是，膜分離技術的建設投資量比較大。在現有環境污染背景下，膜分離技術的應用前景廣闊，主要是由于膜分離系統中能夠產生二次回收利用的有機溶劑，揮發性有機化合物經過處理之后，能夠直接排放到大氣環境中，避免產生二次污染。現階段，多數企業都致力于研發膜分離技術，并且在揮發性有機化合物得以推廣應用。

3.2 低溫等離子體法

低溫等離子體屬于第四種物質形態，能夠整合中性粒子和帶正電荷的粒子，屬于準中性氣體。在短時間內，自由基、高能電子能夠被分解為氣體污染物的分子，通過生化反應后，能夠直接降解。與其他方法相比較，低溫等離子體法的優勢在于結構簡單，具備較強的可操作性，但是也會降低凈化率。在實際生產中，應用低溫等離子體法還存在安全隱患，且部分學者認為在未來發展中，需要對該項技術進行規范完善。

3.3 生物處理技術

在揮發性有機化合物處理中，開始應用生物法處理技術，該項技術屬于新型廢氣處理技術，發展空間比較廣闊。生物處理法的思路在于通過微生物自身特性，將廢氣中的毒害物質降解為水和二氧化碳等無機物。按照反應原理，能夠針對易降解有機廢氣進行使用。然而在實際應用期間需要培養微生物，且降解速率低下，所以只能夠應用到低濃度廢氣處理中。生物處理技術主要包含生物過濾塔、生物滴濾塔和生物洗滌塔。

第一，生物洗滌塔。該裝置分為吸收和生物降解兩部分。通過有機物循環液，將其由洗滌塔裝置噴淋下來，逆流接觸塔內的氣相，這樣能夠使氣相內的氧氣和有機物轉化為液相。在完成氣液交換之后，會再次進入到再生池中。利用氧化分解作用，能夠使微生物降解廢氣。如果氣相傳質速率比生化反應速率大時，則可以通過生物洗滌塔對有機物進行降解。

第二，生物滴濾塔。將微生物填料放置在內部，能夠為微生物提供營養，還能夠建立良好的生物降解環境。由于存在濃度壓力問題，將氣體通入到塔底之后，上層生物濾料會與氣體相接觸，通過吸收處理后，頂部會流出潔凈的氣體。盡管此種方法能夠批量處理廢氣，且能夠自動化調節。然而在實際應用中的操作復雜性比較大，確保對于不穩定氣體、濃度較高的氣體來說，會降低揮發性有機化合物處理效果。

結束語

綜上所述，與傳統廢氣處理方法比較，新型生物技術的應用效果比較顯著，且在運行費用、投資成本以及安全性方面具備優勢，不會產生二次污染，還便于后續管理與維護。然而為了更好地將生物技術應用到工業生產中，必須處理好實際問題，例如難降解氣體處理以及高濃度廢氣處理等。由于揮發性有機化合物的組分比較復雜，并且多以混合狀態存在。因此應當按照揮發性有機化合物實際濃度和性質，全面提升去除率，以此提升處理效果。