常見的VOC廢氣治理技術分析

彭 昆

（湖南品鑫環保科技有限公司，湖南 長沙 410000）

環境污染問題的日益嚴重，已經對我國社會經濟的穩定發展產生了明顯的制約，越來越多的行業領域已經意識到環境污染問題治理的必要性與迫切性，其中包含對VOC有機廢氣的治理。為了改善生活環境，人們研發出各種各樣的廢氣治理技術措施，不同的廢氣治理技術措施有不同的應用優勢和應用劣勢，對這些廢氣治理技術措施進行客觀地研究與分析，并探索提升VOC廢氣治理效果的策略，對降低大氣環境中VOC廢氣的濃度，促進社會經濟的可持續發展有著積極影響。

1 VOC廢氣治理相關概述

1.1 VOC廢氣治理的重要性

為了加快環境保護工程的實施速度，緩解傳統生態模式下環境保護與經濟發展之間的矛盾，國家相關部門專門圍繞環境污染治理出臺了一系列政策方針和法律法規。作為一種常見的污染物質，VOC廢氣與其他污染物質相比，分解難度更高、分布范圍更廣、毒性更大[1]，所以VOC廢氣治理工作面臨的挑戰與壓力也更大，只有采取各種現代化的技術措施，對VOC廢氣進行重點治理，才能有效改善生態環境，促進我國社會經濟的穩定發展，有效實現生態文明社會的建設目標。

1.2 VOC廢氣的來源

VOC廢氣是揮發性有機化合物的統稱，主要由以下幾類物質組成：（1）酯類物質；（2）烷烴類物質；（3）芳烴類物質；（4）醛類物質等。以排放源的差異劃分，可以將VOC廢氣的來源分為兩種：一種是天然來源，如植物排放等；另一種是人為來源，如工業生產、金屬冶煉、印染工業、農業生產等。據相關部門統計，我國每年排放的VOC廢氣約為17.1 MtC，其中真正造成生態環境污染問題的是人為來源的VOC廢氣。例如，在工業生產中，如果生產工藝方法不合理，就有可能在鍋爐運行與加熱處理過程中，產生大量的VOC廢氣；在人們的日常生活中，廚房油煙也含有較高濃度的VOC廢氣；在農業生產過程中，如果農民沒有對秸稈進行綠色化處理，而是直接采取焚燒方式處理，也會產生大量的VOC廢氣。

1.3 VOC廢氣對人體健康的危害

人體在吸入一定量的VOC廢氣后會出現明顯的惡心、頭暈、嘔吐等中毒癥狀，如果長時間處于高濃度的VOC廢氣環境中，還有可能出現急性中毒癥狀，嚴重威脅生命安全。VOC廢氣還會對人體的神經系統和消化系統造成破壞，使人體出現乏力、瘙癢等癥狀[2]，例如甲醛是一種存在于人們日常生活中的VOC廢氣，新房裝修過程中產生的甲醛氣體非常多，人們停留在充滿甲醛氣體的室內環境中時間過長，輕則會引發鼻炎、支氣管炎，伴隨視力下降、皮炎等疾患，重則罹患癌癥。苯系物也會對人們的身體健康造成嚴重威脅，人體接觸苯系物之后，會出現流淚、惡心等不適癥狀，當人體接觸的苯系物含量增多后，生命安全也會受到威脅。

2 常見的VOC廢氣治理技術

2.1 光分解治理技術

在VOC廢氣治理中，光分解技術的應用指的是在紫外線光束作用下，利用特制的高能高臭氧UV紫外線，對VOC廢氣進行降解處理。在光分解技術的應用過程中，需要使用專門的光分解治理系統，這一系統主要包含光解空氣凈化器、水洗塔、排風機及相關管路等設備。在光分解技術的應用過程中，需要先對VOC廢氣進行水洗和除霧處理，然后再將經過處理的VOC廢氣送入光解空氣凈化器當中，并調成常溫、常壓模式，然后利用UV紫外線光束，對VOC廢氣進行反復照射，確保紫外線光束與凈化器內的空氣進行充分接觸，與氧分子產生分解和轉化反應，形成臭氧[3]。臭氧的強氧化性能夠將原本的污染物質氧化，使之生成低分子化合物、水和二氧化碳，再利用排風管道將這些生成產物排出去，以達到VOC廢氣治理的目的。與傳統的VOC廢氣治理技術相比，光分解治理技術設備占地面積小、系統運行成本低、廢氣治理24 h不間斷、治理效果好。另外，將適量的催化劑添加到VOC廢氣治理過程中，例如半導體材料或納米材料等，還可以進一步提高VOC廢氣治理的速度及廢氣凈化質量。

2.2 生物治理法

中低濃度的VOC廢氣不具有較高的回收利用價值，因此經常采用生物治理法進行治理。常用的生物治理法主要有三種類型：生物過濾法、生物濾滴法、生物洗滌法[4]。這三種生物治理法有著不同的技術原理、適用范圍與使用效果。在實際的VOC廢氣處理過程中，相關人員需要分析VOC廢氣的濃度、氣量及治理要求，并以此為基礎選擇合適的廢氣治理方法。

2.2.1 生物過濾法

生物過濾法的應用需要修建專門的生物濾池，然后將填料均勻地填充到濾池內部，將填料層的含水率控制在40%～60%之間，并在填料顆粒表面形成一層良好的生物活性水膜。VOC廢氣經過生物濾池中的填料層，其中的污染物分子會逐步轉移，并擴散到生物膜內，充當微生物的養分。圖1為生物濾池除臭系統。一般情況下，生物過濾法適用于濃度低、氣量大的一般性VOC廢氣的治理。

圖1 生物濾池除臭系統

需要注意的是，要想充分發揮生物過濾法的應用優勢，提高VOC廢氣治理質量，相關人員需要嚴格控制生物濾池內的溫度，使其始終維持在35 ℃左右，并嚴格控制生物濾池的pH值，使其始終維持在7～8之間。同時，在對憎水性有機氣體進行處理的過程中，需要將填料含水率控制在40%左右；在對親水性有機氣體進行處理的過程中，需要將填料含水率控制在60%左右。

2.2.2 生物濾滴法

在應用生物濾滴法時，需要先修建一個專門的生物濾滴床，雖然生物濾滴床的結構與生物濾池比較相似，但是其內部的填充料是以惰性材料為主，填料層擁有更大的孔隙率，可以作為生物生長的載體。微生物可以直接利用這一載體，對VOC廢氣中的污染物質進行降解。在應用生物濾滴法的過程中，相關人員可以合理運用投加回流液的形式，通過定期更換回流液體，滿足微生物生長過程中對緩沖液與營養物質的使用需求。如果VOC廢氣治理過程中會產生大量的酸性物質，就可以使用生物濾滴法進行治理，因為這種治理技術可以有效調節濾滴床的pH值及填料的緩沖能力，能夠承擔的污染物負荷相對較高，對鹵化物、氮化合物廢氣的處理效率較高。需要注意的是，該技術在應用過程中容易出現填料堵塞問題，所以必須注意填料的定期清理及更換。

2.2.3 生物洗滌法

在應用生物洗滌法時，需要先修建活性污泥曝氣池、沉淀池以及洗滌塔，并安裝鼓風機設備。先將VOC廢氣送入洗滌塔中，對VOC廢氣中的污染物質進行氧化處理，并使之呈液相[5]，然后利用活性污泥對液相的污染物質進行分解、凈化，就可以達到相應的VOC廢氣治理目標。生物洗滌法常用于濃度高、氣量小，且不具有較強生物代謝能力的VOC廢氣治理中，但是其最終的VOC廢氣治理效果，容易受到曝氣水深、污泥濃度、營養物質投放頻率、營養物質單次投放量等因素的影響。工作人員在應用這一技術時，需要根據實際情況，制定出一套科學合理的VOC廢氣治理方案。

2.3 新型吸附治理技術

在VOC廢氣治理過程中，傳統吸附治理技術強調利用具有吸附性能的物質對VOC廢氣進行處理，常用的具有吸附性能的物質主要有活性炭、無機吸附材料等，其中活性炭指的是以炭為主要成分的多孔物質，例如常規活性炭、纖維蜂窩以及破碎碳素等，這些物質的孔隙都可以有效吸附VOC廢氣中的顆粒狀有機物。無機吸附材料指的是沸石、硅石等，同樣可以利用物質自身的結晶結構孔隙，對VOC廢氣中的顆粒物質進行吸附。這種處理技術存在處理效果較差、氧化反應表面積較小等缺陷，而將沸石轉輪吸附濃縮法、UV光解催化-活性炭吸附法等新型吸附治理技術應用到VOC廢氣治理中，能夠有效解決這些問題。

首先，在應用沸石轉輪吸附濃縮法時，可以將陶瓷纖維材料作為基礎材料，制作蜂窩狀的大型圓盤輪，然后再將疏水性較強的沸石均勻地涂刷到圓盤輪表面。對疏水沸石進行高溫燃燒，可以使其具備較強的吸附性，能夠滿足濃度低、風量大的VOC廢氣的治理需求[6]。其次，在應用UV光解催化-活性炭吸附法時，需要將UV光解催化氧化箱與活性炭吸附箱等設備安裝到VOC廢氣治理系統當中，使VOC廢氣在UV光解催化氧化箱內發生光催化氧化反應；并使用紫外線光束對VOC廢氣進行反復照射，為VOC廢氣裂解成水、二氧化碳、臭氧以及小分子物質創造便利條件；最后將經過氧化處理的VOC廢氣送入活性炭吸附箱，借助活性炭的結構特征，對剩余的污染物質進行有效吸收。與傳統的吸附治理技術相比，這種治理技術的應用能夠實現吸附效果的最大化。

3 提升VOC廢氣治理效果的策略

3.1 優化生產工藝

要提高VOC廢氣的治理效果，需要對VOC廢氣的排放源頭進行嚴格控制。對此，本文建議各大企業優化生產工藝，借助封閉式的生產方式，防止有毒有害氣體揮發到空氣當中，對城市的大氣環境造成污染。首先，相關企業應對生產工藝流程中容易出現泄漏問題的環節進行研究，然后制定出有針對性的生產工藝檢查計劃，做好重點環節的定期檢查，對VOC廢氣中的污染物質濃度進行準確檢測[7]。其次，應科學選擇儲罐的呼吸閥，對排放管道進行專業安裝，對安全閥進行定期檢查，以此加強對揮發性有機物排放量的控制。最后，在對VOC廢氣進行治理的過程中，相關企業可以合理應用熱破壞法，即對有機氣體進行直接燃燒，并添加相應的催化劑，使揮發性有機物發生充分的化學反應，生成二氧化碳和水，從而大幅降低污染物質的濃度。如果污染物質的濃度較高，還可以將冷凝回收法和吸附法結合在一起，增強廢氣治理效果。其中，冷凝回收法可以根據不同溫度環境下有機物飽和蒸汽壓存在差異的特點，利用特殊裝置系統，使處于蒸汽狀態的VOC廢氣發生冷凝反應，以達到分離和提取VOC廢氣中有害物質的目的。

3.2 完善生產標準

我國環境污染問題的治理具有一定的復雜性，要想提高VOC廢氣的治理效果，還需要對相應的VOC廢氣治理標準進行優化和完善，對VOC廢氣治理技術進行創新和升級。在對VOC廢氣治理標準進行優化和完善的過程中，相關部門需要分析我國企業生產的實際情況，并以此為基礎，制定有針對性的廢氣治理標準。另外，不同地區的經濟發展水平不同，企業生產過程中排放出的VOC廢氣量也不同，所以相關人員還需要在充分考慮區域差異的基礎上，使用差異化的VOC廢氣治理技術。

3.3 調整排放標準

在對VOC廢氣進行治理的過程中，政府部門還要給出具體、合理的廢氣排放標準，并引導企業嚴格按照這一標準進行VOC廢氣排放量的控制。如果發現某家企業存在VOC廢氣排放量超標問題，則要對其采取嚴厲的處罰措施[8]。需要注意的是，不同的行業有著不同的發展情況，排放出的VOC廢氣量也不同，所以政府部門還需要結合不同行業之間的發展差異，進行VOC廢氣排放標準的調整，例如需要對化工行業和涂裝行業的VOC廢氣排放予以嚴格控制。

4 結語

綜上所述，VOC廢氣是一種對人體健康和大氣環境影響較大的污染物質，利用各種先進的治理技術，加強對VOC廢氣的治理具有十分重要的意義。要加強對VOC廢氣的治理，相關單位及人員不僅要根據實際情況選擇合適的治理技術，還要對企業的生產工藝進行優化，完善生產標準，并對VOC廢氣排放標準進行調整。