化工行業VOC廢氣治理措施分析

王貫中

（南京大學環境規劃設計研究院集團股份公司，江蘇 南京 210093）

VOC廢氣是一種具有揮發性的有機化合物，且VOC的形成是多方面的，因此，該廢氣會對空氣、地表水、土壤及地下水造成嚴重污染。目前，我國提出了綠色環保的發展理念，相關企業也紛紛響應并提出了各種治理VOC的措施。雖然這在一定程度上緩解了環境污染的壓力，但常用的治理措施卻并不能有效根除VOC，因此，還需要相關部門以及技術人員進行不斷創新和研究，提出更加合理、更具有科學性的治理措施，力爭為人們提供一個更加健康環保的生活環境。

1 我國VOC廢氣治理技術現狀及存在問題分析

1.1 廢物回收利用冷卻凝固技術

廢物回收利用冷卻凝固技術是目前我國絕大部分化工行業經常使用的VOC廢氣治理技術，該技術主要是依據大部分污染氣體在極度的低溫環境下會轉變為液體的原理。在實際應用中，當廢氣轉化為液體之后，技術人員就可以將這些廢氣中的有害物質與有機物質進行分離處理。應用該技術不僅可以將廢氣中的有機物質進行充分回收利用，還可以更加方便地去除其中的有害物質。該技術的優勢在于具有高便捷性，不需要技術人員具備較高的專業水平，相應減少了相關技術人員培訓時間及費用[1]，但這種技術只適用于處理VOC含量較高的廢氣。

1.2 燃燒毀滅式治理

該治理措施主要是采用燃燒毀滅技術，使化工生產所產生的廢氣進行充分燃燒，通過燃燒將廢氣中的有害物質分解出來，但不同的化工行業會使用不同的操作方法，目前，我國大部分化工行業主要采用三種操作方法。第一，簡單直接地將廢氣焚燒，這種方法能高效摧毀廢氣，但僅適用于處理濃度較高的廢氣，低濃度的廢氣如果使用這種方法就可能會出現清理不徹底的情況。第二，是在第一種方法的基礎上額外加入若干助燃物，這種方法可以加快廢氣的燃燒速度，但投入成本較高。第三，催化燃燒，這種方法需要使用催化劑，但對溫度有沒有過高的要求，可有效降低治理成本和人工費用，該方法的應用范圍和使用頻率非常高。

1.3 生物治理

這種廢氣治理技術的原理是利用廢氣中有害物質可溶解到水中的特點。在實際應用中，將廢氣溶解到水中，然后再使用微生物對其進行吸收處理，而有害物質通過微生物吸收后再經過代謝和自我生長漸漸轉化為無害物質，且這種處理方式的整個反應過程都不會對環境和空氣造成二次污染，加上該技術本身具有便捷的特點，所以得到了廣泛的運用[2]。但這種處理方式并不適用于高濃度和大風量的廢氣處理，因為需要處理的廢氣量越大，消耗的水資源也就越多，所以，只適合應用于產生的廢氣濃度低且風量不大的化工企業中。

1.4 吸附法

吸附法是利用活性炭等吸附劑的自然吸附能力來對VOC廢氣進行吸附處理。這種廢氣處理方式前期的投資較低且見效快，是目前國內化工行業中運用最多的處理VOC的方法。在實際應用中，當活性炭對VOC吸附飽和后，再進行脫附和轉生、轉移，就可以將其轉移到一些大型的危廢處置廠家進行二次處置了。從目前國內化工行業運用吸附法的情況來看，不同品質的活性炭會產生不同的吸附效率，此外，當活性炭進行吸附時，所處環境的溫度、濕度、酸堿度、灰塵以及乳狀物也會對其吸附效果產生較大影響。據相關數據統計，活性炭吸附的效率由于受其所在環境影響，發生的波動范圍可高達50%～90%，吸附容量在5%～20%之間。

雖然吸附法具有很多其他VOC廢氣處理方式沒有的優勢，但其劣勢在于不能對高溫、高濃度的VOC廢氣進行處理，且經過吸附法后設備后期的運行成本會逐漸增加，而大部分的中小型化工企業并沒有主動將廢棄的活性炭視作危廢品進行處理，所以，對環境造成二次污染的幾率較高。此外，有些企業為了節約成本長期不更換吸附劑，經常會出現廢氣超標排放的情況。

2 化工行業VOC的來源及特點分析

2.1 VOC廢氣的來源

目前，我國大部分化工企業在投入物料的生產過程中會經過工藝裝置、原料槽、中間槽以及產品槽等生產環節，而這些生產環節中會產生大量的具有異味的揮發物質，常見的有苯系物質、萘、氨氣、硫化氫、酚、焦油、硫酸、堿、苯并芘等物質。我國化工行業所產生的常見廢氣的特征、來源、原因以及主要污染物，具體內容詳見表1。

表1 化工企業排放廢氣的具體情況

2.2 VOC廢氣治理工藝選擇

目前，從國內大部分化工企業所產生的廢氣來看，這些廢氣所含有的有害物質主要為甲苯、二甲苯、乙苯、苯并芘、苯乙烯、甲醛、乙酸乙酯等，這些有害物質的性質和常見的處理方式詳見表2。

表2 化工行業產生的廢氣所含污染物的特征一覽表

2.3 目前VOC廢氣治理存在的問題及具體解決方案

通過以上內容分析可知，常見的治理VOC廢氣的工藝技術各有優缺點，截至目前，并沒有完全適用于所有情況的處理措施[3]。但可根據各化工行業的具體情況和其排放的廢氣中主要含有的有害物質采取針對性的處理措施，因化工行業所產生的污染物具有氣體量波動幅度大、間隙排放等特點，可選擇使用洗滌吸收—活性炭吸附—蒸汽脫除的處理模式對化工企業中無組織排放的廢氣進行處理，經過這一模式處理后的廢氣，還可以采用氮氣密封裝置進行負壓返回煤氣系統進行二次處理回收。

3 VOC廢氣治理未來的發展方向及新技術應用

3.1 生物分子轉換技術可充分利用污染物

近年來，我國對于節能環保的重視程度越來越高，在廢氣治理技術的研發上投入了很多的人力物力，也取得了較理想的成果，其中，被各界廣泛應用的是生物分子轉化技術。該技術不僅可以將廢氣中的有害物質進行充分轉化，還可以將有害物質變廢為寶，將其轉變為無害物質。這種生物分子轉化技術具有成本低，操作簡單，且不需要企業投入過多的成本，因此在國內受到了積極地推廣和運用[4]。所以，該技術作為國家未來重點扶持和推廣的廢氣處理技術，還會取得更多的進步。

3.2 隔離治理技術，有害物質提取

該技術是先將廢氣中的有害物質提取出來，然后將這些有害物質進行隔離治理，通過這項工藝技術還可以將廢氣中的有機物質回收利用，具有較高的節能降耗優點。且通過該技術進行廢氣處理還可以有效降低對空氣產生的污染，同時，還能有效降低化工生產對周圍環境造成的污染。但這種技術需要投入大量的成本，所以，并不適用于小型的化工企業。因此，該技術可應用在一些廢氣排放量大，且經過該技術回收的物質有更高利用率和價值的化工行業[5]。雖然該技術存在投入成本高的特點，但因其具有高環保性，所以，通過不斷提高其技術水平且降低投入成本，可逐漸擴大該技術的應用范圍。

3.3 光催化分解治理

光催化分解工藝技術是目前國內最先進的廢氣處理工藝技術之一，是利用催化劑與光照進行反應的特點來分解化工行業所產生的廢氣。目前，使用該技術時需要有較強催化效果的催化劑，因催化劑本身價格不高，且屬于無危害性的材料，所以，得到了很多化工行業的青睞。隨著我國科技水平和經濟的不斷發展，希望研究出更具環保性和節能性的高效催化劑。而目前新型納米材料就具有這種特質，該材料無論是在取材還是在用料方面都非常的安全環保，且在未來的發展中還會取得新的突破。

3.4 其他VOC廢氣的先進治理技術

目前，除上述VOC廢氣治理技術外，國內外還提出了膜分離—吸附回收、活性炭吸附—氮氣脫附—冷凝回收、吸附濃縮—燃燒組合凈化沸石濃縮轉輪等先進VOC廢氣治理技術，具體內容詳見表3。

4 結語

總而言之，我國經濟的高質量增長離不開化工行業的高質量發展，而化工企業的經濟效益以及環境保護工作又對我國綠色環保事業的發展有著非常重要的意義。目前，國內外相關的VOC治理技術一直在不斷創新、突破，而對于各化工企業，高效率的治理VOC廢氣需要結合自身的實際情況來選擇最科學、最合理的處理技術，這樣才能有效降低VOC廢氣對環境造成的污染。

表3 VOC廢氣先進治理技術一覽表