國內工業VOCs廢氣治理的現狀及發展

譚紅兵

（中山市合誼環境工程服務有限公司，廣東中山 528400）

國內工業VOCs廢氣治理的現狀及發展

譚紅兵

（中山市合誼環境工程服務有限公司，廣東中山 528400）

對現階段我國工業VOCs廢氣治理的主要工藝進行了分析和探討，并在此基礎提出了工業廢氣治理VOCs工藝的有效選擇策略，希望能夠為我國今后工業廢氣治理水平的提升提供幫助。

VOCs；廢氣治理 ；工藝選擇

1 現階段我國工業廢氣治理VOCs工藝發展現狀

1.1 吸收法

通過吸收法對工業廢氣進行治理，是我國較為傳統的一種治理方法。從原理上來看，吸收法就是在充分利用多種油類物質與 VOCs互溶的特點，同時將高沸點、低蒸汽的油類作為吸收劑，來對 VOCs廢氣進行吸收，從而起到廢氣治理的作用。在實際的吸收法應用的過程中，通常采用填料洗滌吸收塔作為VOCs處理的吸收器，而吸收劑大多采用柴油、燈油、碳酸丙烯酯及等材料，針對 VOCs廢氣的特點，還會增加一些活性劑或乳液來提升對 VOCs廢氣的吸收效果。通過吸收法對VOCs廢氣進行處理，優點在于操作簡單、治理成本不高，缺點在于治理效率較低，而且對相關廢氣治理設備造成一定的損害。

1.2 氧化法

采用氧化法對VOCs進行治理，需要一定的條件支持，例如熱能、催化劑、特定光源等，通過化學反應來對 VOCs進行分解，使其分解為 CO2和 H2O。

依據氧化法在處理 VOCs廢氣中采用的工藝不同，可以進一步劃分為燃燒氧化、催化燃燒氧化以及光催化三種方法。

1.2.1 燃燒氧化法

燃燒氧化法在實際的應用過程中有分為直接燃燒以及熱力燃燒。簡單的來講，直接燃燒就是通過對易燃度較高的燃料，對廢氣進行氧化消除，這種處理方式通常適用于對濃度較高的廢氣進行處理。在通過熱力燃燒法對廢氣進行處理時，并不會直接使用利用易燃的燃料進行燃燒，而是采用燃料來進行釋放熱量，從而對 VOCs廢氣進行凈化。通過高溫的作用，促使 VOCs 中的有害物質氧化為 CO2和 H2O，從而實現清除廢氣的作用。蓄熱式氧化系統主要由三個部分主城，分別是陶瓷蓄熱床、自動控制閥、燃燒室，其工藝系統流程見圖1。

現階段我國蓄熱式廢氣處理設備大多由陶瓷材料構成，在對廢氣進行處理的過程中，陶瓷材料能夠對氣流方向進行定期的調控，從而對氣體中的熱能進行存儲。在對廢氣進行燃燒的過程中，陶瓷材料蓄留的熱能能夠釋放，從而起到補熱的作用。同時，利用熱交換器還能夠對處理的尾氣中含有的熱量進行回收，從而有效地減少廢氣治理過程中對熱能的消耗，提升廢氣治理的經濟效益。

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圖1 蓄熱燃燒技術工藝流程

1.2.2 催化燃燒氧化法

顧名思義，催化燃燒氧化法就是在催化劑的幫助下，使VOCs廢氣在較低的溫度條件下進行氧化燃燒，從而分解為CO2和 H2O。這種廢氣處理方法的主要特點在于，在實際的處理過程中，對預熱的溫度要求不高，VOCs廢氣在進行精華的過程中處于無焰燃燒的狀態，從而能夠有效地提升廢氣治理的安全性，同時還能夠對 VOCs廢氣的濃度以及熱值進行有效的控制，從而降低廢氣治理的成本。其典型的工藝流程見圖2。

圖2 催化燃燒工藝流程

圖3 流向變換催化燃燒工藝流程

但是在我國過去工業廢氣治理過程中所采用的催化燃燒法有著非常明顯的缺陷，一是在催化劑與廢氣中的重金屬、鹵素以及硫化物等物質混合之后，容易出現失效的現象；二是當處理的 VOCs廢氣濃度較低或者氣流量過大時，僅靠可燃物燃燒放熱難以維持催化劑床層必需的凈化反應溫度，因此在設備啟動、運行中仍需耗費較多的能量或燃料。為了提高催化燃燒處理工藝的經濟性，人們除了繼續進行催化劑性能的改進研究外，還進行了新工藝的研究與探索。近年來研究較多的是利用蓄熱技術的流向變換催化燃燒技術，流向變換催化燃燒技術在工藝上具有獨特的優勢，在環境工程、低品位能源利用方面有了大量的應用，國外已將該技術工業化，目前已有上百套裝置在運行。我國近年來也注意到該技術的經濟性特點與實用價值，進行了應用基礎研究與工程實踐。該技術的系統主要包括催化床、高熱容惰性填料（蜂窩陶瓷）層及實現周期性流向變換的的閥門等組成，工藝流程見圖3。目前國內亟待研發出一種低能耗，適用于低溫、低濃度的VOCs廢氣處理工藝與設備 進行大面積推廣，將流向變換催化燃燒技術應用于環保廢氣治理領域很有實用價值。

1.2.3 光催化氧化法

這種廢氣處理方法，主要是通過對催化劑所具有的光催化特性，來促使 VOCs廢氣發生氧化，從而分解為生成 CO2和H2O。在實際的廢氣處理過程中，光催化氧化法常用的催化劑主要以金屬氧化物和金屬硫化物為主，常見的有 TiO2、ZnO、Fe2O2等，在這些催化材料中，TiO2憑借其出色的催化性能和穩定性，得到了廣泛的應用，所以現階段我國廢氣治理過程中使用最多的催化材料主要就是 TiO2。通過對光催化氧化法的應用，能夠有效的將 VOCs廢氣中的有害物質轉化為無害的無機分子，而且在處理的過程中不會產生過多的副產物。然而，這一廢氣處理方法的缺陷在于，催化劑在使用的過程中經常出現活性喪失和難以固定的情況，而且在處理流量較大的廢氣時，并不能夠起到很好的處理效果。

1.4 生物法

生物法凈化VOCs污染物的過程，是通過污染物由氣態轉移到液相或固相表面的液膜 中的傳質過程，將污染物在液相或固相的表面吸附，然后被微生物降解凈化。該技術適合處理無回收利用價值又污染環境的低濃度 VOCs廢氣，屬于目前世界上工業VOCs廢氣凈化領域的前沿熱點技術。國外在20世紀80年代開始進行技術基礎開發研究，90年代初進行技術應用研究，90年代末則進入到工業實用技術及凈化裝置的推廣應用階段。目前在德國與荷蘭就已有500多套生物處理廢氣裝置，日本與北美也已經有了實際工程應用，廢氣處理風量也可以從幾千到十幾萬 m3/h。我國在 90 年代開始進行該項技術的研究，現在已有中試規模的生物法治理工業有機廢氣的應用實例。

2 VOCS處理的有效策略

2.1 充分結合處理對象的實際情況，制定針對性的處理方案

在制定相應的廢氣處理方案之前，首先要對治理對象有一個全面的了解，一方面要對治理的實際場所以及周圍的環境狀況進行了解，另一方面要對處理對象的污染情況有一個充分的了解，例如 VOCs廢氣的組成成分，廢氣的濃度情況以及廢氣排放的相關條件等。除此之外，還要對廢氣治理工作的目標進行明確，在嚴格遵守國家和地方相關的環境標準的前提下，制定針對性的廢氣治理方案。

2.2 提升廢氣處理技術和設備選擇的合理性

在實際的廢氣處理過程中，往往會涉及到多種處理技術和處理設備的應用。因此，如果能夠結合廢氣處理的實際需求和特點，選擇合適的處理技術和設備對廢氣進行處理，能夠在提升廢氣處理效率的同時，節約廢氣處理的成本投入。

加強對納米氣泡噴淋凈化法的應用：納米氣泡噴淋凈化法是一種以吸收法為基礎的廢氣處理技術，在實際的應用過程中，它具有運行成本低，凈化效果好的優點，具有極高的推廣價值。其工藝流程如圖4所示。

圖4 工藝流程圖

當VOSc廢氣進入到風機之后，會被納米氣泡所吸附，被吸附的有害物質會隨著水流被沖到水凈化池進行二次處理。水凈化池通過產生高氧化性的微納米氣泡凈化和加入水凈化劑混凝及降解廢水中的有機污染物質，部分有機物降解為無毒無味的二氧化碳和水，而混凝后的物質物回收處理，處理后的水排回到微納米噴淋塔下的水槽循環使用，達到凈化廢氣的目的，使之符合環保部門的排放要求。該方案僅在排放口外加上處理裝置進行過濾降解，不影響車間正常生產工作。而且在實際的處理過程中，設備的能耗較小，不會涉及到添加劑的使用，因此不會造成二次污染。

2.3 做好廢氣處理的善后工作

從現階段的廢氣處理現狀來看，由于技術條件的限制，在對廢氣進行處理之后，都會產生不同程度的副產物，例如廢渣、廢水等。很多處理團隊在完成廢氣處理工作之后，就忽視了對這些副產品的處理，導致二次污染的現象出現。因此，在今后的廢氣處理過程中，要重視廢氣處理的善后工作采用有效的處理措施來對副產物進行處理，防止二次污染的現象出現。

3 結束語

總的來講，現階段在對工業 VOCs廢氣進行處理的過程中會涉及到很多處理方法，不同的方法有著其自身的優缺點，在今后的廢氣處理過程中，必須要結合廢氣治理的實際情況以及處理技術和設備的特點，從治理效率和經濟效益來兩個方面來對處理技術和設備進行優選。同時，在今后的發展過程中，必須要加強對 VOCs廢氣處理技術的研究和完善，對各項技術中存在的缺陷進行優化，在提升處理效率的同時，提升廢氣處理的經濟效益，從而為 VOCs廢氣治理行業的可持續發展奠定堅實的基礎。

[1] 羅來龍 .VOCs 廢氣治理技術與應用研究進展 [A].國家環境保護惡臭污染控制重點實驗室.第六屆全國惡臭污染測試與控制技術研討會論文集 [C].國家環境保護惡臭污染控制重點實驗室，2016 ：6.

[2] 江 德 平 .工 業 VOCs 廢 氣 治 理 工 藝 比 選 [J].黑 龍 江 科 技 信 息，2016，（20）：33.

[3] 羅來龍 .VOCs 廢氣治理專項技術介紹 [A].國家環境保護惡臭污染控制重點實驗室、惡臭污染控制產業技術創新戰略聯盟.第五屆全國惡臭污染測試與控制技術研討會論文集 [C].國家環境保護惡臭污染控制重點實驗室、惡臭污染控制產業技術創新戰略聯盟，2014 ：7.

Present Situation and Development of VOCs Waste Gas Treatment in Domestic Industry

Tan Hong-bing

This paper fi rst analyzes and discusses the main process of industrial VOCs waste gas treatment in our country at the present stage，and on this basis puts forward the effective selection strategy of industrial waste gas treatment VOCs process.The hope will be able to provide the help for our country’s future industrial waste gas control level promotion.

VOCs ；waste gas treatment；process selection

X701

：B

：1003–6490（2017）07–0216–02

2017–05–15

譚紅兵（1983—），男，四川威遠人，主要研究方向為環境監測、環境治理。