固定污染源VOCs廢氣治理原理及高效措施相關研究及探討

江海濤 付春霞 付云霞

四川省核工業輻射測試防護院（四川省核應急技術支持中心），中國·四川 成都 610052

1 引言

VOCs 廢氣即揮發性有機化學物，一旦排放到大氣中容易引起霧霾、光污染等問題，對大氣環境以及人體健康造成嚴重的威脅。尤其是在現代化社會發展背景下，工業化進程加快，再加上環境監理不到位，導致VOCs 廢氣污染日益嚴重。因此，加強對固定污染源VOCs 廢氣的科學治理勢在必行。由于不同的工業生產工藝所排放的VOCs 廢氣很大的不同，因此需要利用差異化的治理方式進行處理，并結合實際情況利用多層級組合技術，既可以對有機物進行深度凈化處理，又不會對環境造成二次污染。

2 固定污染源VOCs 廢氣概述

2.1 特點與來源

VOCs 廢氣是揮發性有機化合物，其中主要包含鹵代烴、酯基等。該類物質具有較強的刺激性氣味，毒性較大，致畸形強，一旦受到日光照射，容易被分解并形成臭氧，其氧化作用會對人體、環境等造成極大的危害性[1]。VOCs 廢氣來源較為廣泛，主要來源于燃料燃燒、涂料生產、化工生產、溶劑制造等行業中，其中工業生產所排放的VOCs 廢氣量大，對環境污染相對較為嚴重。

2.2 VOCs 廢氣危害性

實驗顯示，在VOCs 廢氣中包含有幾百種化學物質和生物性物質，而且其數量仍處于持續上升階段，這些成分中，部分物質具有較強的毒性和致癌性，一旦大氣中的揮發性有機化合物的濃度超過標準數值，就很容易對人體造成急性中毒現象，一般表現為頭痛、頭暈、咳嗽、惡心等癥狀，嚴重的情況下甚至出現肝中毒、昏迷等后果。由此可見VOCs 廢氣對人體生命健康危害性較大[2]。

此外，VOCs 廢氣對大氣環境也會造成極大的危害，很多城市出現的霧霾天氣就是由于空氣中VOCs 廢氣濃度過高造成的，排放到大氣中的VOCs 廢氣，與大氣中的二氧化硫、氮化物等產生化學反應，形成硝酸鹽、硫酸鹽、二次有機顆粒等物質，這些物質在空氣中長時間懸浮滯留，在光線作用下發生散射現象，影響空氣能見度。此外，VOCs 廢氣還會對生態系統的平衡造成破壞，加速城市環境惡化程度，破壞城市生存環境，非常不利于人類生存與發展。因此，當前中國采取了很多方式對固定污染源VOCs 廢氣進行治理，如熱破壞法、活性炭吸附法、光催化法、冷凝法、生物膜處理法等，同時還利用多種技術的組合方式進行徹底處理，起到良好的治理效果。

3 固定污染源VOCs 廢氣治理工藝及應用原理

3.1 燃燒催化法

該方法主要是利用催化劑對廢氣產生完全催化氧化反應，從而可以使廢氣中的有害可燃組分充分氧化，并在此過程中生成二氧化碳與水。在固定污染源VOCs 廢氣中，大部分的有機物都可以進行燃燒，因此該種方式在固定污染源VOCs 廢氣治理中發揮了呈現出極佳的效果，成為凈化含烴類化合物廢氣的主要方法之一。利用該方式還可以對有機化合物的惡臭進行消除。該方式在金屬印刷、絕緣材料、漆包線等行業中得到了廣泛應用，不僅可以對揮發性有機廢氣進行凈化治理，而且還可以減少能源效果，并對燃燒過程中的熱量進行回收再利用，提高資源利用率，增加經濟效益。燃燒催化法是一種無火焰燃燒法，安全性較高；在燃燒中的溫度要求不高，一般在400℃左右既可以對烴類以及一氧化碳進行完全反應，同時對輔助燃料的需求較少[3]。

3.2 活性炭吸附法

該方式主要是利用活性炭對VOC 廢氣中的污染物質進行吸附。在具體應用中，包含以下步驟：預處理過程中，需要對廢氣中的固體顆粒物和液滴等進行清除，如利用干式過濾的方式對其進行處理，這樣才能保障使用活性炭進行吸入時，使其炭層具有足夠的孔隙率，避免固體顆粒物堵塞空隙，影響氣體流通；利用3 個左右的固定床吸附器對廢氣進行連續性吸附處理，當吸附劑在持續性吸附中飽和之后，需要對其進行再生處理，如可以使用水蒸氣脫附法，讓活性炭再生，這主要是利用有機化合物與水不互溶性，通過脫附、冷凝、分離環節，可以對有機溶劑進行回收；針對那些溶于水的有機溶劑，可以利用精餾的方式對其進行回收脫附。利用該方式對VOCs 進行處理，可以對吸附劑再生回收，能源消耗低，可以降低使用成本[4]。

3.3 活性炭吸附+催化燃燒法

該方式主要是利用新型活性炭如蜂窩炭或者纖維炭，對濃縮低濃度的有機廢氣進行吸附，讓其吸附飽和后，輸入熱空氣對活性炭進行加熱，可以把有機廢氣從活性炭中脫附出來，然后將其引入催化燃燒床進行燃燒處理，通過與催化劑的氧化催化作用，把有機化合物轉化為水和二氧化碳，在燃燒過程中產生的大量熱能可以進行回收用于冷空氣加熱，即熱交換，降溫后的氣體可以進行排放，也可以對活性炭進行脫附再生，實現對廢熱的循環利用，達到節能降排的目的。在該工藝中使用的吸附床氣流分布均勻，而且較為穩定，吸附效果好，可以對有機廢氣進行有效性吸附凈化，同時能耗較低，并可以對燃燒后的熱能進行回收和循環利用，提升廢熱利用率，確保對有機物的徹底處理，避免產生二次污染，而且應用成本較低[5]。

3.4 UV 光解法

UV 光解法即紫外線光解法，利用特制的高能UV 紫外線光束對VOCs 廢氣進行照射，可以對廢氣中的有機物進行近距離照射，對其有機化合物的化學鍵進行破壞，并產生氧化反應，把大分子VOCs 裂解為小分子化合物，將其轉化為二氧化碳、水、氯化氫等物質，從而實現廢氣處理的效果。

4 固定污染源VOCs 廢氣的處理高效處理措施

4.1 遵守廢氣治理原則

4.1.1 屬地管理原則

各個地區的相關部門要充分發揮自身的職能作用，對該區域內的工業產業、工業園等開展全過程監督管理，統籌規劃，加大對VOCs 廢氣的處理力度，穩步推進，保障VOCs 廢氣治理工作的有序開展。

4.1.2 自行監測原則

工業企業要充分認識到自身的社會責任，強化責任意識，遵循誰污染誰治理的原則，嚴格按照相關部門的故障制度對自身的生產過程進行監測，引進先進的廢氣治理技術和設備，同時對治理信息定期公示。

4.1.3 雙隨機抽查原則

即在隨機時間選擇隨機對象進行抽查，從而了解VOCs廢氣治理的治理效果進行檢驗[6]。

4.2 強化對固定污染源的全過程監測

在環境防治工作中，需要加大對污染源的全過程監測，掌握環境底值，以便對環境質量的動態變化情況進行分析，從而為環境治理提供依據。所以相關部門要加強對污染源監測工作的重視。固定污染源VOCs 廢氣主要是指工業污染，其污染位置相對固定，排放點位單一，排放量較多等特點，為廢氣監測工作帶來一定的便利性。

在具體的固定污染源監測中，主要包含以下方式：制定完善的定期抽查機制，可以開展定期抽查，也可以進行不定期抽查，同時與化工企業自身的主動監測相結合，從而幫助相關部門對固定污染物VOCs 的污染情況進行了解；另外，建立自查自糾自我通報機制，要對化工企業自我監測，掌握各個排放點的排放情況，收集全面性的污染數據，相關部門要對化工企業的自我監測過程進行全過程監督，保障數據的真實性和全面性，一旦發現違規現象對其進行嚴肅處理，如警示、經濟處罰、整改、停產等。

4.3 引進先進的處理技術

引進先進的處理技術，可以對固定污染源中的VOCs廢氣進行凈化、分解，現行的技術主要有光催化、吸附技術、冷凝、氧化分解、生物膜處理技術等[7]。吸附法主要是利用活性炭對濃縮低濃度廢氣進行處理；冷凝法主要是對高濃度廢氣進行處理。此外還可以利用吸附+催化、吸附+濃縮等多級串聯組合方式進行處理凈化，可以對VOCs 廢氣中的污染物進行徹底分解或回收，避免產生二次污染。在具體應用中要結合當地的實際情況選擇合適的處理方法，并對經濟、技術、安全因素進行綜合考量。

5 結語

綜上所述，在社會發展背景下，人們對環境質量問題日益重視，加大環境質量檢測與治理力度是時代發展的必然續期。針對固定污染源VOCs 廢氣治理工作，需要掌握先進的廢氣處理技術和手段，引進現代化處理方法，確保對VOCs 廢氣的徹底分解或回收，同時在具體的處理中要遵循屬地管理、隨機抽查、自行監測等原則，不僅要發揮各地環境監測部門的職能作用，要積極督促產污企業的主動終端治理的積極性，加大全過程監督力度，同時要制定科學合理的監測制度，保障對VOCs 廢氣治理效果的全面性監測，為提升治理效果創建良好的條件。