揮發性有機廢氣治理措施探討

靳廣永

（宿遷景美環境技術有限公司，江蘇 宿遷 223800）

大氣是地球生態系統的重要組成部分，大氣環境質量直接影響生物生存質量。近些年，隨著我國工業化與城市化的快速推進，大氣污染問題愈加嚴重，大氣環境質量大大下降。大氣中的揮發性有機物種類較多，如含硫有機物、含氧有機物、含氯有機物、非甲烷烴類（烷烴、烯烴、炔烴、芳香烴等）。在各類大氣污染物中，揮發性有機物性質特殊，治理較為困難，這些揮發性有機物毒性強，進入人體后會使人體健康受到嚴重影響，且此類揮發性有機物還會與NOx通過光化學反應形成臭氧，給地球生態帶來巨大的負面影響[1]。因此，加強對揮發性有機氣體的治理與控制對于地球生物的生存與發展，及社會經濟的可持續發展均具有重要意義。

近年來，我國也在不斷加大揮發性有機廢氣治理力度，提出了一系列治理措施。2010年，國務院轉發《關于推進大氣污染聯防聯控工作改善區域空氣質量的指導意見》[2]，首次將揮發性有機廢氣治理放到重要位置，推動了揮發性有機廢氣治理工作的開展；2013年，國務院印發《大氣污染防治行動計劃》[3]。在《計劃》中明確有機化工、包裝印刷等多個重點行業需控制揮發性有機廢氣[4]。在各項政策性措施提出的同時，一系列技術性措施也得到有效運用。

1 揮發性有機廢氣的來源與特征

研究表明，揮發性有機廢氣主要產生于各類工業生產活動，如在塑料生產中，塑膠等粒子受熱后會揮發出有機廢氣，廢氣中含苯乙烯、丙烯、乙烯等多種污染物質；在噴漆工作中會產生噴漆廢氣，噴漆廢氣含乙酸乙酯、二甲苯、甲苯、丁醇及丙酮等多種揮發性有機化合物，這類揮發性有機化合物進入大氣中，會使大氣污染成分更加復雜，污染濃度更高，造成大氣質量大大下降[5]。揮發性有機廢氣具有有毒有害、易燃易爆等特點，如廢氣中的乙酸乙酯、二甲苯、甲苯、丁醇及丙酮等揮發性物質長期與人體接觸，會通過呼吸道給人體健康帶來極大危害。此外，大部分揮發性有機廢氣還有不溶于水、異味大等特點，這類揮發性廢氣進入空氣中，會導致空氣出現令人不適的特殊氣味，影響人們的生活與健康。研究表明，揮發性有機廢氣中的部分物質還有致癌性與致畸性，如甲醛、甲苯等是公認的致癌物質。揮發性有機廢氣危害見圖1。

圖1 揮發性有機廢氣危害圖解

2 揮發性有機廢氣治理的技術性措施

工業企業在治理揮發性有機廢氣時，主要采取三種治理措施，即源頭減排、過程控制和末端治理。其中在末端治理階段，主要是借助各種技術手段對揮發性有機廢氣中的有毒有害物質進行凈化、處理，最終達到降低揮發性有機廢氣毒害性與污染性的目的。相關調查發現，工業企業在揮發性有機廢氣末端治理中常采用以下幾種治理技術。

2.1 生物降解技術

生物降解技術是當前一項比較常用的揮發性有機廢氣處理技術，該處理技術的優點是安全環保，不易產生二次污染。應用生物降解基礎處理揮發性有機廢氣時，主要是利用真菌、細菌等微生物的新陳代謝作用降解廢氣中的揮發性有機物質，最終達到凈化廢氣的目的。生物降解技術有一定的適用范圍，其比較適合于低濃度的揮發性有機廢氣治理，在治理高濃度揮發性有機廢氣時效果不是十分理想。以工藝類型作為分類依據，可將生物降解技術分為以下幾種類型：生物過濾法、生物洗滌法、生物滴濾法、膜生物反應器。生物降解技術雖有一些優點，但在治理實踐中應用不廣泛，主要原因是該技術治理速度慢、效率低、菌種培育投入大且設備占地面積大[6]。

2.2 吸收技術

與生物降解技術相比，吸收技術速度快、效率高、操作簡單、成本易控，因此在揮發性有機廢氣治理中被廣泛應用。應用吸收技術治理揮發性有機廢氣，主要是通過吸收劑對廢氣中的揮發性有機物質進行吸附、分離，從而使廢氣得到凈化。因此在應用該技術治理揮發性有機廢氣時，吸收劑的選擇是重中之重。要想取得比較理想的治理效果，所選吸收劑需有較低的飽和蒸氣壓、較大的吸收容量、較低的腐蝕性與粘度，以及較低的價格。在各種類型的吸收劑中，以水為基礎的水基吸收劑的應用前景最為廣泛，主要原因是水易得，因此成本低；且水的流動性強，粘度低；水的性質穩定，更適合處理廢氣中的揮發性有機物。但由于大多數揮發性有機物難溶于水，因此在使用水基吸收劑處理揮發性有機廢氣時，需將水基吸收劑與表面活性劑配合使用[7]。

2.3 蓄熱式催化/燃燒技術

該技術常被應用于治理高熱值、高濃度的揮發性有機廢氣，研究與實踐表明，使用蓄熱式催化燃燒技術與蓄熱式燃燒技術治理上述特征的揮發性有機廢氣，能獲得比較理想的治理效果。應用該技術治理揮發性有機廢氣的原理，主要是將高溫氧化廢氣中的揮發性有機物氧化為二氧化碳和水，并將氧化后的物質進行回收利用，從而達到高效治理的目的。該技術通常要求揮發性有機廢氣有較高的濃度，如果采用該技術處理低濃度的揮發性有機廢氣，需要先對揮發性有機廢氣進行吸/脫處理，工藝比較復雜，廢氣處理成本也會相應提高，且在處理過程中還可能發生安全事故。

2.4 高級氧化技術

大部分產生于工業企業的揮發性有機廢氣都具有高毒性、高穩定性與不可生物降解性特征，因此不適合使用傳統生物處理技術進行處理。對于這類性質的揮發性有機廢氣，可通過高級氧化技術加以處理。與傳統的生物降解技術相比，高級氧化技術反應條件溫和、效率高、適用范圍廣，處理高毒揮發性有機物的能力強，所以具有較高的應用價值。高級氧化技術處理揮發性有機廢氣的原理，是通過原位激發具有強氧化性的自由基，將大分子難降解的有機物氧化成低毒或無毒的小分子物質，最終達到凈化廢氣的目的。

2.5 生化法處理工藝

利用該方法處理揮發性有機廢氣時，要讓揮發性有機廢氣與微生物混合接觸，從而讓微生物發揮作用。生化處理通常包括兩個重點：一是大量曝氣供氧，使微生物能夠存活；二是由微生物對廢氣中的有毒有害物質進行分解，達到凈化廢氣、降低廢氣污染性與毒害性的目的。

生化法處理揮發性有機廢氣的步驟為：制備所用菌液，所用菌液包括石油降解菌菌液、芽孢桿菌菌液、酵母菌菌液，將上述三種菌液制備完成后充分混合，留好備用；處理揮發性有機廢氣時，先通過通道管的敞口端向微生物輸入架中輸入混合菌液，混合菌液輸入后靜置20～40分鐘；向微生物輸入架注入高壓氣體，利用高壓氣體沖破可降解負載膜；并使通道內的物料混合到揮發性有機廢氣中，由微生物對廢氣中的有毒有害物質進行分解，達到凈化廢氣，降低廢氣污染性與毒害性的目的。

在生化法處理揮發性有機廢氣時，菌膠團是整個處理工藝的核心，菌膠團極強的吸附與分解能力能夠使揮發性有機廢氣得到初步的凈化與處理，同時也為微生物的二次處理創造了條件，并提供了可能。生化處理工藝中的菌膠團以真菌和細菌為主，除此之外還有一些原生動物與后生動物。在揮發性有機廢氣處理中，真菌和細菌是主力軍，是降解廢氣中揮發性有機物的主要力量，部分原生動物與后生動物是活性污泥食物鏈中的組成部分，主要起凈化廢氣的作用。此外菌種是影響處理效果的一個關鍵因素，若菌種的適應能力強、繁殖速度快、降解有機物的能力強、速度快且易馴化與培養，那么其對揮發性有機廢氣的處理效果才會理想。

2.6 吸收耦合高級氧化工藝

吸收耦合高級氧化工藝是一種較為先進的揮發性有機廢氣處理工藝，該工藝對揮發性有機廢氣中的甲苯、甲醛等有很好的吸收和氧化效果。研究表明，當空氣中甲苯的濃度為200 ppm時，VUV/PS體系可在1小時內去除空氣中95%以上的甲苯，使空氣得到極大凈化。利用該工藝可使廢氣中的甲苯發生側鏈氧化反應，反應后形成甲苯酸與甲醛，反應物又在HO·的作用下發生開環裂解，最終被深度氧化并形成二氧化碳和水，從而達到凈化廢氣、降低揮發性有機廢氣污染性和毒害性的目的。另外，吸收耦合高級氧化工藝還能吸收與處理揮發性有機廢氣中的乙酸乙酯，有研究表明，在乙酸乙酯濃度為100 ppm的條件下，合理使用吸收耦合高級氧化工藝，可以在120 min內去除接近100%的乙酸乙酯，從而使廢氣得到極大凈化。吸收耦合高級氧化工藝對廢氣中的乙酸乙酯進行吸收-氧化時，是通過啟動分子中乙基的脫氫反應，然后借助自由基的作用將廢氣中的乙酸乙酯氧化并生成二氧化碳和水，大大降低了揮發性有機廢氣的危害性[8]。

3 揮發性有機廢氣治理的管理性措施

3.1 加強揮發性有機廢氣排放監測

環境監測是揮發性有機廢氣治理的前提與基礎，只有開展環境監測，才能掌握揮發性有機廢氣的來源、排放量、廢氣濃度及分布區域等，進而制定科學可行的治理計劃。在開展大氣環境監測時，相關部門要根據當地實際情況科學劃分監測區域，實行分區監測更有利于提高監測效率與監測精度；其次是要做到科學布點，大氣環境監測點必須要有代表性，要盡可能以最少的點位獲得最全面的大氣環境信息；此外是采用先進的大氣環境監測技術，研究與實踐證明，遙感技術可用于大氣環境質量監測，且能獲得比較理想的監測效果。遙感技術以電磁波為基礎，利用電磁波采集地理基礎信息，并對采集到的信息進行傳輸與處理，RS技術能為遠程監測與高精度監測提供技術支持。應用遙感技術進行大氣環境監測，是運用專業的儀器設備與技術方法對一定距離以外的目標進行監測，收集與監測目標相關的信息數據，并對所收集信息進行識別、分類與跟蹤測量，從而確定被監測目標的污染程度、污染范圍及污染危害程度[9]。

3.2 制定揮發性氣體排放指標，加強揮發性氣體排放監管力度

3.2.1 提高重視程度，建立協同機制

對于大氣污染問題，有關部門必須提高重視程度，并整合各項資源加大治理力度，建立更完善的治理格局。在大氣污染治理中，地方政府與生態環境部門要結合實際情況建立溝通渠道，共建協同治理機制，共同為大氣環境的健康而努力。

3.2.2 做好頂層設計，確定職責權限

在建立協同治理機制的基礎上，還要做好職責分工。地方政府是大氣污染治理的主體，承擔著主要的治理責任。在污染治理過程中，地方政府必須根據當地大氣環境質量、大氣環境污染現狀、大氣環境污染特征及治理現狀等做好大氣污染治理頂層設計，做好相關部門與單位的職責分工與權限確定工作，為大氣污染治理奠定基調，為各項治理工作的開展打好基礎。

3.2.3 承擔監管責任，改進監管方式

在地方政府發揮主體作用的同時，生態環境部門也要積極承擔自身的監管責任，以國家、地方相關法律法規與政策要求為依據，根據當地大氣污染現狀與治理現狀確定大氣環境污染監管責任、監管目標、監管內容及監管方式等，并整合優質的人力、物力及技術資源等積極投入大氣污染的監管與治理工作中，與政府一道為大氣環境的清潔健康提供保障。

3.2.4 轉變發展觀念，樹立正確發展觀

相關部門和企業要適當轉變發展觀念，在工作過程中不能只注重經濟的發展，而是要將環境保護工作放在重要位置。過去某些政府部門存在“利益思維”，總是希望通過一些“大項目”來體現政績，并不重視這些項目與工程對當地生態環境產生了多大的負面影響。在新的發展時期，相關部門和企業要摒棄這些觀點與思維，樹立正確的發展觀，并按照可持續發展的理念做好各項環評、監測與治理工作，使當地及周邊的大氣環境得到進一步改善。

3.3 積極轉變經濟發展方式

工業生產雖是拉動社會經濟的重要動力，但同樣會給生態環境尤其是大氣環境帶來嚴重的污染與破壞。如造紙廠、化工廠等在生產過程中會產生大量的揮發性有機廢氣，這些廢氣排放到空氣中，會使空氣受到污染、大氣質量嚴重下降。因此，在新的發展時期應尋求更先進、更環保的經濟發展方式。具體來說，我國各地應加快產業結構調整、企業生產工藝升級并加快行業轉型升級進度，盡快構建更先進與更環保的社會生產體系，從而減少工業生產對大氣環境的污染，從根本上改善或解決大氣污染問題。在一些有條件的地區，政府應鼓勵發展旅游業、服務業等第三產業，加大對當地生態環境的保護力度，同時適當開發當地生態資源為群眾創收，推動當地產業結構轉型升級。

4 結語

綜上所述，揮發性有機廢氣的性質特殊、成分復雜、危害極大，是目前大氣污染治理工作中的重點和難點。本文基于文獻法、調查法等對揮發性有機廢氣的來源與特征進行了分析探究，明確了揮發性有機廢氣主要來自于工業生產活動，具有易燃易爆、有毒有害、難溶于水等特點，并對揮發性有機廢氣的技術性治理措施進行了探討，提出要根據實際情況科學選用生物降解技術、吸收技術、蓄熱式催化/燃燒技術、高級氧化技術與吸收耦合高級氧化工藝等治理揮發性有機廢氣。另外，本文對揮發性有機廢氣治理的管理性措施進行了有效分析，提出了要加強對揮發性有機廢氣排放的監測、制定排放指標、加強治理力度、積極轉變經濟發展方式等建議，從而為揮發性有機廢氣的治理提供借鑒與參考。