大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理技術(shù)

謝 霞

（江蘇中升太環(huán)境技術(shù)有限公司，江蘇 蘇州 215000）

揮發(fā)性氣體普遍分布于空氣中，其中大部分揮發(fā)性有機(jī)廢氣均存在較高的毒性，若對(duì)其不進(jìn)行有效治理，則會(huì)使人類(lèi)與動(dòng)植物的健康受到較大影響。因此，應(yīng)采取科學(xué)、合理的技術(shù)對(duì)大氣環(huán)境內(nèi)的揮發(fā)性有機(jī)廢氣進(jìn)行治理，且應(yīng)加強(qiáng)對(duì)相關(guān)治理技術(shù)的研究探索。

1 大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)廢氣的危害

1.1 室內(nèi)危害

室內(nèi)危害主要體現(xiàn)在污染氣體的濃度超過(guò)了安全標(biāo)準(zhǔn)，會(huì)使長(zhǎng)期處于室內(nèi)環(huán)境的人出現(xiàn)頭暈、惡心、四肢無(wú)力等情況，嚴(yán)重時(shí)還可能發(fā)生記憶力衰退、異常抽搐或昏迷等問(wèn)題，也會(huì)給人類(lèi)的肝臟、腎臟以及神經(jīng)系統(tǒng)帶來(lái)嚴(yán)重?fù)p傷[1]。

1.2 室外危害

1.2.1 揮發(fā)性有機(jī)廢氣對(duì)人體健康的危害

大氣環(huán)境是人類(lèi)生存發(fā)展中不可缺少的重要空間，若大氣中存在較多揮發(fā)性有機(jī)物質(zhì)，會(huì)使空氣質(zhì)量嚴(yán)重下降，從而產(chǎn)生霧霾天氣。在自然環(huán)境下，空氣內(nèi)的污染物質(zhì)還會(huì)產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)，從而產(chǎn)生會(huì)對(duì)人體健康不利的有毒害物質(zhì)，且隨著時(shí)間的不斷推移，會(huì)慢慢在人體中沉積，會(huì)使人體機(jī)能受到損害并發(fā)生病變，這對(duì)于人體健康是極為不利的。

1.2.2 揮發(fā)性有機(jī)廢氣對(duì)植物的危害

大氣環(huán)境內(nèi)揮發(fā)性有機(jī)廢氣的增加會(huì)使硫化物以及氟化物含量升高，若污染物超出合理標(biāo)準(zhǔn)，便會(huì)給植物帶來(lái)不良影響，使植物出現(xiàn)病變乃至枯萎死亡。即使是低濃度的大氣環(huán)境污染也會(huì)使植株出現(xiàn)慢性病變，造成農(nóng)作物的產(chǎn)量以及質(zhì)量嚴(yán)重降低。

1.2.3 揮發(fā)性有機(jī)廢氣對(duì)氣候的影響

隨著揮發(fā)性有機(jī)廢氣含量的持續(xù)增加，會(huì)使空氣逐漸變得污濁，陽(yáng)光會(huì)被大氣內(nèi)的煙塵顆粒遮住，導(dǎo)致地表光照輻射降低，也會(huì)是使動(dòng)植物的生長(zhǎng)發(fā)育受到嚴(yán)重影響。此外，大氣環(huán)境內(nèi)的微粒還會(huì)起到水汽凝聚的效果，會(huì)讓降水量慢慢提高，從而使區(qū)域的氣候條件發(fā)生改變。

2 揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理技術(shù)

2.1 吸附法處理技術(shù)

有機(jī)廢氣大多源自于工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)以及交通運(yùn)輸過(guò)程，這主要是因?yàn)橄嚓P(guān)工業(yè)企業(yè)會(huì)使用煤炭、石油、天然氣作為燃料。在這種背景下，可采取吸附法減少有機(jī)廢氣的排放，實(shí)現(xiàn)對(duì)大氣環(huán)境的有效保護(hù)。該技術(shù)主要是使用吸附劑吸附大氣中蒸發(fā)的揮發(fā)性有機(jī)廢氣，其具有成本低廉、吸附效率高、工藝發(fā)展成熟等優(yōu)勢(shì)，同時(shí)又具備較高的經(jīng)濟(jì)效益以及設(shè)備效益，比較適合用于環(huán)境污染治理。

2.1.1 吸附劑使用效果的影響因素

其主要影響因素是：第一，吸附劑的吸附效果會(huì)隨著吸附面積的加大而提高。由于吸附劑表面積和自身孔徑大小、顆粒大小之間存在著緊密聯(lián)系。所以，在吸附期間，吸附劑孔徑和被吸附氣體分子直徑愈是接近，則取得的吸附效果愈佳。第二，吸附劑的吸附效果和自身性質(zhì)存在著直接聯(lián)系，其相對(duì)分子質(zhì)量與濃度愈高，則吸附量愈高。第三，吸附效果還和使用環(huán)境存在著一定聯(lián)系，其使用環(huán)境的溫度、壓力和廢氣流速均會(huì)對(duì)吸附效果造成比較大的影響[2]。

2.1.2 吸附劑的選擇

目前，市面上的吸附劑種類(lèi)多種多樣。而比較常用的吸附劑主要有以下幾種：（1）活性炭。活性炭是碳基吸附物質(zhì)的總稱(chēng)，其存在非常大的表面積，且吸附效果較佳；（2）沸石分子篩。這是一種較為良好的替代型吸附劑，其有效避免了活性炭易燃的缺陷，是一種新型的、尚處于開(kāi)發(fā)階段的吸附劑；（3）活性氧化鋁。其有著較佳的吸附性能，適用范圍也比較廣，但成本較高。由此，在具體運(yùn)用時(shí)，要結(jié)合生產(chǎn)需求以及吸附效果、經(jīng)濟(jì)效益，來(lái)選取最合適的吸附劑。

2.2 生物技術(shù)

生物處理技術(shù)是一類(lèi)新型的有機(jī)廢氣處理技術(shù)，在運(yùn)用該技術(shù)治理有機(jī)廢氣時(shí)，其主要原理為生物降解。在實(shí)際處理過(guò)程中，由于部分微生物在污染物質(zhì)內(nèi)存在比較高的適應(yīng)能力，能把有機(jī)物作為自身養(yǎng)分從而持續(xù)進(jìn)行新陳代謝，以此將揮發(fā)性有機(jī)廢氣中的各種化合物加以分解。該方式既具有很高的安全性，同時(shí)操作起來(lái)也比較便利，還不會(huì)產(chǎn)生二次污染，且對(duì)于使用的設(shè)施設(shè)備要求也較低，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益。當(dāng)前，該技術(shù)在國(guó)內(nèi)逐漸獲得了廣泛應(yīng)用，主要運(yùn)用在低濃度和惡臭污水的治理中。在處理期間，微生物的生長(zhǎng)發(fā)育主要依賴(lài)于有機(jī)物，其在把揮發(fā)性有機(jī)廢氣中的化合物有效分解與轉(zhuǎn)化后，會(huì)生成H2O和CO2，進(jìn)而使其存在的危害性得以消解。

在運(yùn)用該方式對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣進(jìn)行治理時(shí)，為確保取得良好的治理效果，從而將污染物從氣相轉(zhuǎn)化成液相的方式十分重要，這會(huì)直接決定污染物的去除效果。因此，需要對(duì)填料層碰撞密度與吸收液進(jìn)行合理使用，再將轉(zhuǎn)化為液體的有機(jī)廢氣經(jīng)過(guò)微生物進(jìn)行分解。在實(shí)際操作期間，應(yīng)做好生物處理系統(tǒng)指標(biāo)的調(diào)整，在調(diào)整時(shí)，是以綜合指標(biāo)內(nèi)容來(lái)決定調(diào)整幅度[3]。而對(duì)于填料溫度而言，通常需要控制在25～43 ℃之間，空塔停留時(shí)間通常大于9 s，其系統(tǒng)濕度維持在40%～60%范圍內(nèi)，其營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)主要包括BOD、N、P，且這三項(xiàng)物質(zhì)的比例為100：5:1，其pH值應(yīng)處于4～10之間。

2.3 冷凝處理技術(shù)

該技術(shù)的原理是指在不同溫度環(huán)境下，利用揮發(fā)性不同的有機(jī)廢氣其飽和度差異的特征，通過(guò)降低溫度的方式把處于蒸汽狀態(tài)下的有機(jī)廢氣凝結(jié)成液態(tài)，然后讓其以液態(tài)形式分離開(kāi)來(lái)。在實(shí)際操作中，為了有效提高其處理效果，應(yīng)對(duì)以下三方面的內(nèi)容提高重視：（1）若溶劑回收量降低，冷凝效果變差，回收量存在比較大的波動(dòng)，則代表設(shè)備運(yùn)作不太穩(wěn)定，需按要求對(duì)冷凝器實(shí)行合理調(diào)節(jié)；（2）若出口部位的溫度與冷卻介質(zhì)入口部位溫度的差距減小，則表明冷卻效果較差，需按要求進(jìn)行調(diào)整；（3）若冷卻介質(zhì)流量下降、壓力變低，則表明冷卻效果下降，應(yīng)立即加以調(diào)整。

2.4 微波催化氧化技術(shù)

該技術(shù)是把傳統(tǒng)空氣凈化器技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)和吸附法加以融合，實(shí)現(xiàn)了對(duì)傳統(tǒng)吸附法的改進(jìn)。該技術(shù)在對(duì)揮發(fā)性有機(jī)氣體進(jìn)行處理時(shí)，可有效減少能源耗費(fèi)量，縮短吸收廢氣所要花費(fèi)的時(shí)間。在運(yùn)用該技術(shù)時(shí)，傳統(tǒng)催化劑能反復(fù)應(yīng)用至少20次，所以，已發(fā)展成為治理?yè)]發(fā)性有機(jī)廢氣的首要選擇。從技術(shù)層面分析可知，該技術(shù)運(yùn)用在揮發(fā)性有機(jī)氣體治理時(shí)和處理廢水時(shí)的流程較為相近，不過(guò)部分細(xì)節(jié)操作可按要求加以調(diào)整。

2.5 催化燃燒處理技術(shù)

該技術(shù)主要是在處于高溫環(huán)境下運(yùn)用催化劑將揮發(fā)性有機(jī)廢氣加以氧化處理，從而取得良好的治理效果，使空氣質(zhì)量得以優(yōu)化。催化燃燒處理技術(shù)是目前涂料、油漆以及化工行業(yè)的首選廢氣治理技術(shù)。在實(shí)際處理過(guò)程中，需要使用到的設(shè)備主要有催化燃燒廢氣回收系統(tǒng)與電加熱系統(tǒng)。該治理技術(shù)可以使活性炭在吸附飽和的條件下對(duì)其加以處理。在特殊條件下，當(dāng)活性炭處于飽和狀態(tài)時(shí)，設(shè)備吸附作用便會(huì)就此停止，從而把有機(jī)廢物從活性炭?jī)?nèi)加以清除，再利用熱空氣把揮發(fā)性有機(jī)廢氣降低至初始階段10%的體積。所以，該技術(shù)既可以實(shí)現(xiàn)對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣的高效治理，同時(shí)還可以將活性炭進(jìn)行回收，從而減少了治理成本。需要注意的是，由于要對(duì)有機(jī)廢氣加以混合，所以，處于高溫狀態(tài)下的空氣會(huì)面臨爆炸的高度風(fēng)險(xiǎn)，為此，務(wù)必要對(duì)催化燃燒環(huán)節(jié)的技術(shù)參數(shù)嚴(yán)格把控，進(jìn)而保證對(duì)該工藝技術(shù)的安全、合理運(yùn)用[4]。

2.6 吸附濃縮催化燃燒處理技術(shù)

該技術(shù)充分融合了吸附法與催化燃燒法兩項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，是使用活性炭來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)揮發(fā)性有機(jī)化合物的吸附，而在活性炭吸附性能處于飽和狀態(tài)時(shí)便可以使凈化裝置停止運(yùn)行；然后，再使用先進(jìn)的技術(shù)措施，在設(shè)備熱氣氣流的作用下，把揮發(fā)性有機(jī)化合物從活性炭?jī)?nèi)降解分離開(kāi)來(lái)，而活性炭能夠再次反復(fù)使用，由此降低了吸附環(huán)節(jié)的成本；接下來(lái)，在吸附到的揮發(fā)性有機(jī)污染物受到熱氣流的作用而脫附至初始濃度的數(shù)十倍時(shí)，便可將其轉(zhuǎn)移至催化燃燒設(shè)備中，以此實(shí)現(xiàn)對(duì)其的凈化處理，揮發(fā)性有機(jī)化合物在受到催化燃燒處理后會(huì)轉(zhuǎn)化成CO2與H2O。當(dāng)揮發(fā)性有機(jī)化合物濃度相對(duì)較高時(shí)，基于技術(shù)措施可將其導(dǎo)入到催化設(shè)備予以燃燒，而燃燒后產(chǎn)生的熱氣會(huì)被集中在催化床中，讓其轉(zhuǎn)化成再生熱能，這種熱能一部分會(huì)排放至空氣環(huán)境中，剩下的部分則可以轉(zhuǎn)化成熱能，加以重復(fù)使用。

催化燃燒處理設(shè)備的主要構(gòu)成部件有凈化器、引風(fēng)設(shè)備與控制器。吸附濃縮催化燃燒處理技術(shù)不僅具有較高的穩(wěn)定性，而且在操作時(shí)安全性也非常高，因此，可以取得良好的凈化效果。若將該技術(shù)運(yùn)用在揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理中，不僅成本投入低，且運(yùn)行效率還較好，同時(shí)，對(duì)于不同環(huán)境的適應(yīng)能力也很強(qiáng)。

2.7 有機(jī)廢氣洗滌塔

在各種各樣的揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)中，有機(jī)廢氣洗滌塔對(duì)于酸霧、堿霧、油漆與有機(jī)廢氣的處理，在進(jìn)行吸收溶解、化學(xué)吸附、氧化還原、酸堿中和等方面的運(yùn)用效果最佳。在輕、重工業(yè)中，最近幾年逐漸開(kāi)始嘗試使用有機(jī)廢氣洗滌塔，通過(guò)運(yùn)用該技術(shù)，能使這些在工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中產(chǎn)生的廢氣污染物滿足國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)。有機(jī)廢氣洗滌塔最為突出的優(yōu)點(diǎn)是可應(yīng)用范圍較廣、凈化效率較高、影響因素較少、占用空間面積較小，該方法比較適合運(yùn)用在化工行業(yè)、輕工行業(yè)、印染行業(yè)、醫(yī)療行業(yè)、鋼鐵行業(yè)、機(jī)械制造行業(yè)、電子電鍍行業(yè)等廢氣處理中，其主要能夠?qū)σ韵聨追N廢氣成分進(jìn)行有效處理：（1）有機(jī)廢氣；（2）硫酸、硝酸、氫氟酸等尾氣與硫氧化物；（3）氮氧化物；（4）碳氧化合物；（5）氰化物等。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)信息的分析顯示，大部分工業(yè)公司在運(yùn)用了有機(jī)廢氣洗滌塔以后，對(duì)于有機(jī)廢氣的治理效果取得了明顯改進(jìn)。

2.8 蓄熱式熱力氧化爐

蓄熱式熱力氧化爐的英文全稱(chēng)為Regenerative Thermal Oxidizer，人們常將其簡(jiǎn)稱(chēng)為RTO，是我國(guó)治理?yè)]發(fā)性有機(jī)廢氣的一項(xiàng)常用處理方式。蓄熱式熱力氧化爐的運(yùn)行原理為，首先需要處于高溫環(huán)境下，然后采取一定的化學(xué)反應(yīng)，使可燃廢氣被轉(zhuǎn)化成相應(yīng)的氧化物和水，以此達(dá)成凈化有機(jī)廢氣的目標(biāo)。在實(shí)際應(yīng)用中，揮發(fā)性有機(jī)廢氣在蓄熱式熱力氧化爐內(nèi)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一定的熱能，而氧化爐能夠?qū)@部分熱能可充分吸收，以此來(lái)減少氧化爐自身運(yùn)作時(shí)所耗費(fèi)的能量，這樣就顯著提升了蓄熱式氧化爐對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣的分解效率。通常狀況下，當(dāng)蓄熱式熱力氧化爐對(duì)于熱量的回收率不低于95%時(shí)，有機(jī)廢氣的分解效率也必定會(huì)在99%之上。通常，RTO的主要構(gòu)成部件為燃燒室、陶瓷填料床、切換閥等，其中，切換閥的主要作用是賦予氧化爐靈活性，使之可以綜合客戶具體需求來(lái)選取不同種類(lèi)的熱回收方式，進(jìn)而使有機(jī)廢氣的處理效率與經(jīng)濟(jì)效益達(dá)到最高[5]。

3 揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理展望

揮發(fā)性有機(jī)廢氣存在較多類(lèi)型，且不同類(lèi)型的廢氣所具備的性質(zhì)也有所不同，但都會(huì)對(duì)人類(lèi)與自然環(huán)境帶來(lái)一定的危害性，所以，在實(shí)際治理過(guò)程中，應(yīng)綜合各方面具體狀況和需求加以處理。就目前來(lái)看，各類(lèi)先進(jìn)技術(shù)以及機(jī)械設(shè)備的研發(fā)問(wèn)世，使大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)化合物的處理效率、效果逐漸提高。可以預(yù)見(jiàn)的是，隨著科技水平的不斷提高，對(duì)于揮發(fā)性有機(jī)廢氣的處理能力也會(huì)越來(lái)越強(qiáng)。特別是在當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)信息與大數(shù)據(jù)技術(shù)的高速發(fā)展背景下，對(duì)于大氣環(huán)境中有機(jī)廢氣的監(jiān)測(cè)、分析、治理等工作也會(huì)朝著嶄新的方向邁進(jìn)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，國(guó)內(nèi)大氣環(huán)境污染不斷加重的關(guān)鍵原因是，工業(yè)行業(yè)的發(fā)展規(guī)模越來(lái)越大，但在其發(fā)展過(guò)程中卻沒(méi)有將環(huán)境保護(hù)工作落實(shí)到位，這就導(dǎo)致一些企業(yè)隨意排放揮發(fā)性有機(jī)廢氣，并給人們身體健康和自然生態(tài)環(huán)境帶來(lái)了嚴(yán)重危害，也讓人類(lèi)與動(dòng)植物的生長(zhǎng)發(fā)育面臨嚴(yán)重威脅。隨著國(guó)家相關(guān)管理部門(mén)的治理和監(jiān)督，以及人們對(duì)環(huán)保工作的愈發(fā)重視，工業(yè)行業(yè)也對(duì)自身的生產(chǎn)活動(dòng)采取了更為嚴(yán)格的控制措施，因此，對(duì)于揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理也逐漸取得了一定效果。