工業源VOCs的危害及防治措施

牛智寧 程青青

摘要：近年來，工業廢氣排放量日趨增多，嚴重阻礙了我國經濟的快速發展。VOCs 廢氣對人體和環境均有嚴重的危害，因此，本文就 VOCs 廢氣來源與危害進行討論，并介紹了相關的治理技術，以期為 VOCs 廢氣治理提供借鑒和參考。

關鍵詞：VOCs ;廢氣處理;危害;防治措施

近年來，隨著生產效率的提升，環境污染問題也日趨嚴重，VOCs 總量逐年增加，嚴重阻礙了我國社會經濟的快速發展，同時也對人們的身體健康構成巨大威脅。人們逐漸意識到大氣污染是當前亟待解決的重要環境污染問題，其中，VOCs 廢氣對人體和環境的危害巨大，是現階段重點區域O3生成的主控因子，加之工業源VOCs 排放種類較多，對其的管控難度較大，引起了政府和社會的普遍關注。

1 ?揮發性有機化合物VOCs的定義

VOCs（volatile organic compounds）的定義有多種不同內容。我們通常認為它是常壓下沸點在50-260℃之間的揮發性有機物，或常溫下飽和蒸汽壓大于 133.32 Pa的有機化合物，總之，它具有易揮發、具有危害性等特點[1]。

VOCs 的排放源種類較多，有天然來源，如野生動物排放、植物釋放、火山噴發或火災的發生等產生單萜烯和異戊二烯;有人為排放源，如日常生活排放、交通運輸、化石燃燒和工業排放等，其中工業生產的排放量最大。

2 ?揮發性有機化合物VOCs的危害

揮發性有機化合物的化學程度復雜，按照其化學結構，可以進一步分為：烷類、芳烴類i、酯類、醛類等，這些氣體一般具有一定惡臭和刺激性，嚴重影響人類的身體健康，據統計，全世界每年約160萬人死于VOCs的污染。同時，它也嚴重破壞著動植物的生長[2]。另外，部分揮發性有機物進入大氣后，產生的光氧化過程及一系列后續反應，還會對臭氧層造成破壞，使得溫室效應加劇。

石化企業VOCs的排放源可分為12類：廢水處理系統、循環水系統、儲罐揮發及密封墊泄露等[3]。近幾年來，VOCs已經成為大氣污染治理的焦點，我國相關部門頒發了相關執行標準，要求企業加大對VOCs的治理力度，嚴格限制各類污染物的排放。政府部門為了促進企業主動減排，采取了征收揮發性有機物排污費等措施。在日益嚴峻的環境形勢影響下，眾多企業已經開始重視VOCs 綜合治理，并快速推進該項工作，以期在治理重點行業揮發性有機物污染攻堅戰中占據主動地位。

3 VOCs污染的防治技術

采用VOCs防治技術，提高末端治理效率和安全性，做到“應收盡收，分質收集，高效治理”，是實現工業源VOCs總量減排的關鍵途徑。現行的 VOCs 處理技術方法有很多，各有其優缺點。在此僅對吸附法、生物處理法、冷凝回收法進行介紹。

3.1吸附技術

在 VOCs 治理領域中，吸附技術屬于傳統處理技術之一，具有成本低、工藝簡單、凈化率高等特點，在工業領域應用最為廣泛。常用的吸附劑有活性炭、碳纖維和活性氧化鋁等，這些物質的化學性穩定、由一些細且密集的孔結構組成，具有耐高溫高壓、耐酸堿等特性。其中活性炭的孔容積通常為0.2～1.0cm3/g，比表面積為300～3000 m2/g，比其他吸附劑的吸附容量更大，在工業生產中被廣泛使用[4]。活性炭吸附技術是利用吸附等溫線彎曲度的大小和斜率的變化，改變系統的壓力，以使吸附質在加壓狀態下吸附，在減壓狀態下脫附，是恒溫或無熱源的吸附分離過程，它可以反復循環使用，成本相對較低。但是這種方法也存在一定缺點，它對設備和工藝流程的要求較高，通常需要在大型企業中與 RTO 等治理技術組合使用。目前，商業化活性炭空氣凈化器清潔層厚度為7cm×151 cm×126cm，去除率可達 90%以上。

3.2 生物處理法

生物處理法就是利用微生物對廢氣中的有機污染物等物質進行降解，將廢氣中的有害物質轉變成無害或低害的物質。主要工藝有生物洗滌法、生物過濾法和生物滴濾法[5]。VOCs 廢氣雖然對人體和環境具有巨大危害，但卻為一些微生物提供了必要的生命資源，如能量和碳源。使得這些微生物不斷地將廢氣轉化為無機物，實現廢氣的凈化，該項技術操作簡單，無二次污染，且對工藝的要求較低，運行成本少，已在歐美等發達國家廣泛應用，也是有望替代吸附法的新技術。

一般情況下，要完成生物處理法要經歷3個步驟：①將揮發性有機物中的有機污染物與水接觸，使其在水中迅速溶解; ②在液膜中溶解的有機物，在液態濃度低的情況下，逐步擴散到生物膜中，并被附著在生物膜上的微生物吸收;③吸收了有機廢氣的微生物，通過自身的生理代謝，將有機廢氣成功降解，并轉化為對環境沒有損害的化合物質，如CO2、H2O 和其它簡單無機物等。

3.3 冷凝回收技術

VOCs氣體的飽和蒸汽壓是隨著溫度的變化而變化的，冷凝回收技術就是利用這一特性，通過對系統加壓或降溫，將蒸汽環境中的有機物質凝結成液態，并從混合氣體中提取出來，這樣，有機廢氣便得到了一定的凈化，實現回收再利用。

在一定的溫度下，VOCs 濃度越高，脫除效果越好，這種方法適用于處理濃度高于25 g/m3、溫度低、濃度高的有機廢氣處理，當處理濃度低于25 g/m3時，需要增加燃燒技術或吸附技術等作為前處理，以降低有機負荷。另外，該技術雖然工藝流程簡單[6]，但處理過程需要配備液氨或冷凝水等冷凝介質，操作條件較為苛刻，且難度比較大，一般要與其它技術結合使用，在一定程度上增加了設備的投資和處理的成本。

4. VOCs管控的共性問題

4.1源頭控制能力薄弱，無組織排放問題突出

據調查，石化企業使用的原輔材料是VOCs排放的重要來源，如原油、有機溶劑、涂料等[71]，雖然企業不斷改進處理工藝，以達到相關法規和標準的排放要求，但整個生產工藝復雜，產排污環節較多，VOCs的逸散揮發問題依然存在，且無組織排放特征比較明顯。

4.2 VOCs治理技術低效

VOCs廢氣是由多種揮發性有機化合物組成，成分復雜，相關治理技術無法同時適用，導致治理技術多樣、差異大。部分企業僅依靠活性炭吸附的單一技術，具有一定的局限性，且存在較大安全隱患。.

4.3 運行管控不規范，監測監控能力不足

管理制度的不健全，也是導致企業VOCs防治不力的原因之一。部分企業采用活性炭吸附工藝，卻不能定期更換吸附劑，使得吸附劑失效[8];或者雖采用了冷凝技術，但運行溫度等關鍵參數達不到設計要求。所以，必須重點加強運行管理、解決相關技術能力不足的問題。另外，要定期監測VOCs的排放濃度并對其進行有效的監測溯源與預警，發現問題，及時調整。

結束語

石油化工行業工業處理后所產生的揮發物質大部分含有有機揮發物VOCs，而有機揮發物VOCs是生態環境中光化學煙霧和PM2.5等有害環境物質的重要成分，因此，研究有機揮發物VOCs具有重要意義。本文通過對有機揮發物VOCs的相關技術進行研究，旨在為石化企業的有機揮發物減排提供指導方向。

參考文獻：

[1]許靜.煉油廠揮發性有機物（VOCs）泄漏檢測與修復[J].化學工程與裝備，2021（10）：259-260.

[2]周灼銘，申屠靈女.利用吸附回收+催化氧化技術處理石油化工污水惡臭氣體的方法研究[J].廣東化工，2019，46（21）：94-96.

[3]何佳洪.VOCs廢氣物理處理工藝研究進展[J].四川有色金屬，2021（03）：64-67.

[4]李晨曦. 活性炭改性及其吸附VOCs的構效關系研究[D].河北科技大學，2020.

[5]馬磊，孟凡偉.石化企業VOCs重點排放源排放特征及物質清單的研究[J].當代化工，2019，48（12）：2750-2753.

[6]李連鈺.焦化廠化產區域VOCs治理技術及應用分析[J].煤化工，2020，48（04）：55-58.

[7]梁志程.VOCs廢氣危害及處理技術進展[J].化工管理，2020（30）：120-121.

[8]劉濤.冷凝吸附技術在VOCs治理中的應用[J].中國石油和化工標準與質量，2021，41（18）：181-182.

作者簡介：牛智寧，1990年9月 ，男，陜西靖邊人，本科，陜西延長中煤榆林能源化工有限公司，環境管理