大氣環境中揮發性有機廢氣治理技術

2021-03-16 00:18:07龍勇

科技創新導報 2021年28期

摘要：在社會生產生活過程中會產生大量的揮發性有機廢氣（VOCs），這些廢氣如果不經處理直接排放在大氣環境中，長期的積累會對大氣環境造成極大的破壞，形成極端天氣，或者是引發溫室效應。因此，揮發性有機廢氣的治理非常重要，而治理技術的運用則是其中的重中之重，本文針對治理技術中的吸附技術、冷凝技術、生物技術、燃燒技術等進行了論述，以期作為大氣環境揮發性有機廢氣治理中的參考。

關鍵詞：大氣環境? 有機廢氣? 廢氣治理? 揮發性有機廢氣

Abstract： In the process of social production and life， a large amount of volatile organic waste gas （VOCs） will be produced. If these waste gases are directly discharged into the atmosphere without treatment， long-term accumulation will cause great damage to the atmosphere， form extreme weather， or cause the greenhouse effect. Therefore， the treatment of volatile organic waste gas is very important， and the application of treatment technology is the top priority. This paper discusses the adsorption technology， condensation technology， biotechnology and combustion technology in the treatment technology， in order to serve as a reference in the treatment of volatile organic waste gas in atmospheric environment.

Key Words： Atmospheric environment; Organic waste gas; Waste gas treatment; Volatile organic waste gas

揮發性有機廢氣種類較多，成分非常復雜，對于大氣環境和人的身體健康都有著較大的傷害。大氣環境作為人類賴以生存的基礎，進行VOCs治理技術的研究分析非常的必要且重要。從VOCs的來源來看，主要是工業生產與汽車尾氣，應加強VOCs產生源頭的整治，并加強產生過程的管理，從源頭盡量減少VOCs的排放量。在末端治理方面，需根據VOCs的實際情況，選擇相應的治理技術，像生物技術、燃燒技術、吸附技術等，通過技術合理的選用，以達到提高VOCs清除率的目的[1]。

1? 揮發性有機廢氣的來源與危害

1.1主要來源

一是工業生產，在能源開采、煤炭加工、制藥、農藥等工業生產中，會向空氣環境中排放大量的污染性物質，這些物質中就包含了VOCs，其含有眾多的有害物質，像苯、多環芳烴、芳香胺等，對人體的健康危害極大;二是交通運輸，主要是指汽車尾氣，目前汽車總量持續增加，而汽車的動力主要來源于燃油，在消耗燃油過程中產生尾氣，其中含有上百種的化合物，包括了固體懸浮顆粒，吸附能力較強，可進入人體肺部，還有一氧化碳、氮氧化物、碳氫化合物、鉛、二氧化硫等，其中的VOCs對于大氣環境的危害極大。

1.2 主要危害

1.2.1 室內危害

VOCs對于人的身體危害極大，當室內環境中該氣體含量超出標準后，該氣體經過呼吸系統、皮膚進入人體內部，會對呼吸系統與神經系統造成損害，甚至有致癌的風險，輕度表現是頭痛、惡心、乏力，嚴重的話會引起昏迷與抽搐。

1.2.2 室外危害

當大氣環境中VOCs含量超標，直接導致大氣環境的污染，產生的破壞力極大。一是空氣質量變差，有引起光化學煙霧的可能;二是部分有機廢氣有毒，含有致癌物，人處于大氣環境下，有害物質在體內逐漸積累，危害人們的身體健康;三是在有機廢氣中存在著氟化物與硫氧化合物，這類物質在大氣環境中達到一定的濃度后，降下酸雨，酸化土壤與水源，影響地表植物的生長;三是VOCs中固體顆粒物質較多，其懸浮在大氣環境中，導致空氣渾濁，阻礙陽光照射，不利于地表植物的生長，而且顆粒促進水汽凝結，直接增加降雨量。此外，大氣環境中二氧化碳含量過高，會引發溫室效應，導致冰川融化、海平面上升，以及形成拉尼娜現象、厄爾尼諾現象等[2]。

2? 源頭治理與過程管理

2.1 源頭治理

2.1.1 加強工業生產治理

工業生產作為VOCs產生的源頭，其需要嚴格執行我國節能減排工作的各項要求，積極進行生產技術的改進與升級，加大清潔生產技術上的資金投入，并加大技術研發力度，最大程度上提高原材料的利用率。按照國家廢氣排放的標準，運用高新技術優化生產過程，不但要實現自身的降耗減排，還要生產出環保型的產品，減少產品使用過程中VOCs的排放量。此外，應加強生產設施的管理，盡量避免生產管線、運輸裝置、存儲設備等出現泄露問題，從源頭上進行廢氣的有效治理。

2.1.2 加強監測

政府生態環境部門要切實履行自身的監管與指導職責，尤其是要加強重點廢氣排放單位的監測。目前針對VOCs排放量高的幾個行業，執行的是“一企一策”，督促企業進行技術改造與轉型，按照國家廢氣排放標準的要求，進行不符合要求廢氣處理設施的技術升級，盡量減少企業的廢氣排放量，在該政策實施一段時間后，廢氣減排效果明顯。相關的監管部門，還需做好有機廢氣監測設備、治理設備、監測設施等的日常維護，保證其監測功能的穩定性，確保監測工作的質效[3]。

2.2 過程管理

第一，加強宣傳與引導工作，指導企業進行減排的技術升級改造，強化企業的環境保護意識，使其擔負起大氣環境保護的重任，并鼓勵企業引進先進的清潔生產技術與設備，促使其意識轉化為積極的行動;第二，加強廢氣治理培訓，由相關的政府部門為主導，針對有機廢氣治理組織召開企業培訓會議，學習具有代表性的治理案例，鼓勵企業之間經驗交流，從大氣環境保護的大局入手，進行有機廢氣治理工作的規劃部署;第三，企業自身加強管理，對整個生產過程進行細致的排查，深入分析生產中有機廢氣的來源，根據問題的出處進行技術改造，規避有機廢氣排放風險，從排放的源頭強化治理力度，最大限度降低生產源頭的VOCs排放量[4]。

3 揮發性有機廢氣末端治理技術分析

3.1 回收技術

3.1.1 吸附技術

吸附技術的吸附劑主要是活性炭，借助其微孔結構吸附VOCs中的有害物質，實現有機廢氣的凈化。吸附技術在實際的應用中，建設兩套吸附塔，比如塔A與塔B，有機廢氣進入塔A后，塔A吸附至飽和狀態，經過初步處理的廢氣進入塔B，再次進行廢氣吸附處理，此時塔A進行脫附，實現吸附介質的再生，經過塔B處理的廢氣再次進入塔A，塔B則開始脫附和再生，如此循環交替吸附，完成有機廢氣的凈化與處理，具體工藝參數如表1。活性炭具有非常好的吸附能力，通過脫附操作可以實現再生，進行循環利用。脫附后的有害物質進行催化燃燒處理，生成對大氣環境無害的物質。此外，活性炭在多次吸附、再生過程中，吸附能力會持續下降，需要密切關注活性炭的吸附水平，當發現吸附性較差時要立即進行換新，替換下的活性炭上附著一定的有害物質，需交給專業的單位進行處置[5]。

3.1.2冷凝技術

冷凝技術主要采取的是降溫處理措施，針對的是蒸汽形式的VOCs。該技術的應用要點是需要維持蒸汽的濃度，然后使用冷凝技術強行降低蒸汽的溫度，使其氣壓值低于VOCs中的其他組分，促使其他組分轉化為液體，從而實現VOCs的分離。在冷凝技術實際的應用中，通常是先將VOCs進行冷卻處理，然后進行壓縮增加VOCs的壓力值，以提高冷凝處理的效果。

3.2生物技術

生物技術主要利用的是生物降解原理，借助微生物進行VOCs的處理。微生物生存能力強，具有在VOCs中生存的適應性，微生物以VOCs中的有機物為養料，吸收之后進行新陳代謝，生成水和二氧化碳，進而完成有害物質向無害物質的轉化。生物技術在VOCs治理中，對環境無影響，治理技術操作難度較低且無二次污染，使其在VOCs治理中有著巨大的優勢，在低濃度、惡臭治理中運用較為普遍。在使用生物技術治理VOCs時，需要將VOCs由氣相轉換為液相，微生物才可進行VOCs的吸收[6]。所以該技術在治理中涉及到了VOCs與填料的碰撞，工藝控制的關鍵指標包含了填料的溫度、空塔停留時間、系統濕度等，具體詳見表2。

3.3燃燒技術

VOCs比較容易燃燒，通過燃燒氧化進行VOCs的分解，生成無機小分子，清除效率達到了95%以上。該技術是將VOCs放入高溫裝置中，對VOCs進行燃燒氧化，形成氧化物完成VOCs的處理。在實際的應用中，需根據VOCs濃度的不同選擇相應的燃燒技術，目前使用的燃燒技術主要有以下幾種。

3.3.1蓄熱式熱力焚燒技術（RTO）

該技術在VOCs處理中應用較為普遍，可結合使用蓄熱式氧化及觸媒氧化技術，增強廢氣處理的效果，并可減少燃燒過程中的燃料用量。催化燃燒設備（RCO）基于RTO的結構進行制造，氧化爐為核心構造，在爐內表面涂有催化材料，增加燃燒的熱能，達到破壞VOCs的目的，并可降低RCO的運行溫度。以上兩個燃燒設備運行原理和結構類似，比如，使用的是床式設計，并在其中填充的是蓄熱陶瓷，床體與燃燒室相連，VOCs先進入的是熱交換室，在大約300℃的環境下預熱，經過床體與燃燒室之間的催化劑催化后，流入燃燒室，完成氧化燃燒后進入另一個熱交換室，對完成凈化的廢氣進行降溫，最后排放在大氣環境中。

3.3.2吸附濃縮催化技術

其屬于一種復合型技術，聯合使用了吸附與燃燒技術，一是對VOCs進行吸附處理，活性炭吸附飽和后，使用熱氣流進行脫離;二是完成脫離后的VOCs，放入RCO中，開始催化燃燒，生成無害物質，達到徹底凈化VOCs的目標。VOCs在濃度較高時，可以在燃燒室進行充分的燃燒，燃燒后氣體停留在床體上，可將這些熱氣流用于吸附過程中的脫附，避免了熱能的浪費。

4? 結語

大氣環境質量關系到人們的生產生活，目前，VOCs對大氣環境造成了極大的破壞，并已經引發了一系列的后果，像全球氣候變暖、厄爾尼諾現象、拉尼娜現象、酸雨等，這些生態事件造成了社會經濟的巨大損失。并且VOCs對人的身體也有著極大的危害。所以大氣環境的VOCs治理變得尤為迫切，需要VOCs治理行業加強治理技術的研究，不斷的進行技術升級與改造，盡可能避免治理中的二次污染問題，以生態環保為方向，促進VOCs治理環保效益與治理效果的全面提升。

參考文獻[林1]

[1]李翠紅.大氣環境中揮發性有機廢氣治理技術發展研究[J].中國資源綜合利用，2020，38（2）：92-94..

[2]劉曉萌.涂料生產企業揮發性有機物治理工藝技術研究[D].天津：天津工業大學，2020.

[3]王華利.揮發性有機廢氣的處理技術探究[J].化工管理，2018（10）：115.

[4]馬也.輪胎煉膠廢氣凈化工藝及濃縮蓄熱燃燒設施調試研究[D].徐州：中國礦業大學，2019.

[5]杜芳芳.大氣環境中揮發性有機廢氣治理技術發展研究[J].山西化工，2020，40（1）：158-159，162.

[6]梁東梅.揮發性有機廢氣的治理技術研究[J].中國化工貿易，2020，12（12）：63，66.

補充2條2017年之后且符合下列條件之一的文獻，并標注上標：①創新創業理論研究與實踐

②科技資訊

③當代體育科技

④文化創新比較研究

⑤南京體育學院學報（自然科學版）