VOCs治理新工藝新技術的開發與推廣運用

吳水兵 陸孝燕 楊超 馬張雋

摘要：VOCs指的是揮發性有機物，其主要來源于印刷、電子制造、石油化工以及箱包生產等化工生產過程。近年來隨著人們的生活水平不斷提高，對于各種有機產品的需求也在不斷增加，導致了VOCs的排放量越來越多。VOCs排放量較大，種類比較多而且具有毒性，如何對其進行有效治理，已經成為了相關企業和環境部門的重要任務。鑒于此，本文將首先對VOCs的治理技術的研究進展進行深入地分析，然后對其治理技術的選擇與工藝適用性進行一定程度的研究，以期為相關企業和環境部門加強對VOCs的治理效果提供一些建議和理論參考。

關鍵詞：VOCs治理；大氣污染；工藝；技術；開發；應用

引言：

VOCs的大量排放，一方面污染了大氣環境，對地球生物圈帶來了巨大的不良影響，另一方面使人們的身體健康受到威脅。VOCs能夠在陽光的照射下與氮氧化物反應生成臭氧，這樣一來，空氣中的臭氧濃度便會不斷的增高，進而對人體健康造成威脅，甚至有可能引起人體組織發生癌變。一些VOCs比如氟氯昂等，能夠不斷消耗大氣層的臭氧，降低了地球對紫外線的抵擋能力，進而給人類和其他生物的健康帶來巨大影響。除此之外，還有一些VOCs比如甲苯和二甲苯等能夠對人的呼吸道產生巨大刺激，對人的內臟和神經系統也有影響，嚴重可能會使人體組織發生癌變。目前，國家已經將VOCs治理列入重點整治項目，因此，開展VOCs治理新工藝和新技術的研究，并將其推廣運用具有非常重要的意義。

一、VOCs治理技術研究進展

一般來說，對VOCs的治理主要集中在三個方面，一是不斷改進涉及到VOCs的產品制造工藝，從而在源頭上對其進行控制，二是加強對生產過程中產生的VOCs進行回收利用，三是對排放的VOCs進行獨立處理。由于前兩種治理方式涉及到企業的生產工藝，本文則主要對第三種進行研究和分析。

（一）傳統技術

1.直接燃燒

VOCs在一定的溫度條件下可以被氧氣氧化成水和二氧化碳，不過這種方法條件要求比較嚴格，只能夠用于濃度比較高的VOCs處理。當燃燒值比較低時，需要不斷地給系統提供燃料才能維持系統的正常工作。除此以外，燃燒的過程中還有可能會產生氮氧化物等形成二次污染。

2.催化燃燒

當VOCs的濃度比較低時，直接燃燒難以對其進行處理。利用催化燃燒的方式則能夠在較低的溫度將VOCs進行氧化分解，其主要適用于濃度較低而且數量較大的苯、醛、醇等VOCs物質。催化燃燒的反應溫度比較低，因此不太容易生成氮氧化物等污染物。

3.吸附

吸附的方式主要是利用多孔和巨大表面積的吸附劑對VOCs進行吸附。這種方法比較適用于處理成分簡單、氣流穩定而且濃度在一定范圍內的VOCs廢氣。其中比較常用的吸附劑有活性炭以及大孔樹脂等，其在吸附回收脂肪和各種酮、醇、酯類污染物方面有著比較廣泛的應用。

4.吸收

吸收法主要是指利用液體吸收劑將氣體中的VOCs進行回收，其本質是VOCs增濃。其處理的VOCs濃度與吸附法相似，都在300×10-6到5000×10-6r/min之間。吸收法的處理效率很高，一般能夠達到95%以上。常用的吸收裝置有填料塔和噴淋塔，吸收法對于常溫和低溫、低濃度的VOCs很有效，而且所需費用比較低。

5.凝并

凝冰法是根據VOCs污染物在不同壓力以及溫度下的蒸汽壓差異，令其達到過飽和從而發生凝結作用，以此實現VOCs的凈化回收。在實際運用過程中，凝結法通常與吸附、吸收等處理方法聯合使用，從而盡可能的降低處理成本。

（二）新技術

1.生物法

生物法是一種新型的VOCs處理技術，其原理與氧化法類似，主要是利用微生物等將VOCs氧化成水和二氧化碳，從而達到凈化處理的目的。這種處理方法比較廉價，而且對設備的要求比較低，可以用來處理濃度比較低的VOCs污染氣體。然而這種方法在實際使用的過程中對于環境pH、溫度以及水分都具有一定的要求，一旦無法完全氧化，仍然可能會出現其他的高毒性二次污染物。

2.蓄熱式燃燒

直接燃燒的方式必然會產生大量的煙氣，這就會使的整個系統的熱能不斷浪費。因此，人們逐漸開發了各種利用煙氣余熱的節能技術。在此之中，利用陶瓷球等蓄熱體來吸收熱量是一種最為有效的方式。蓄熱式燃燒主要由蓄熱床、控制閥、燃燒室以及控制系統組成。主要是將燃燒室的高溫氣體的熱量進性蓄存，然后將蓄熱床的VOCs廢棄升溫，到達一定溫度的VOCs在燃燒室發生氧化還原反應。

3.等離子法

低溫等離子中的電子和離子等具有很高的化學活性，從而能夠是一些對活化能要求較高的化學反應得以發生，從而將一些比較難去除的VOCs污染物進性轉化或者分解。

4.膜分離法

膜分離法是利用聚合物復合模的選擇滲透性，將有機物透過膜從廢棄中分離出來。在實際運用過程中，通常使用壓縮機或者真空泵來增強膜的滲透性。氣流中的VOCs能夠優先通過滲透膜，從而形成高濃度的VOCs氣流，而截留側則余下了氮氣和氧氣等不宜滲透的氣流。

（三）技術集成

每種VOCs處理技術都具有一定的優點和缺點，綜合考慮經濟和技術等方面的因素，優勢最明顯的還是多種VOCs處理技術的集成應用。例如，利用新型的吸附床以及活性炭纖維，集成加熱器以及冷卻器的功能，確定了纖維炭吸附以及冷凝回收的工藝，在處理較高濃度的VOCs時具有廣泛的應用。利用陶瓷等蓄熱材料作為填充床的蓄熱式燃燒技術能夠將燃燒區出來的氣體吸收，并且將其熱量儲存，之后再將熱量傳輸給冷氣體，這種回收效率能夠達到98%以上。將蓄熱式燃燒以及催化燃燒結合，一方面能夠實現熱能的回收利用，另一方面還能夠實現處理過程的無焰燃燒。

二、VOCs治理技術選擇與工藝適用性

蓄熱式燃燒的熱回收率較大，適應性較寬，但是管理難度很大，可能會產生二次污染物。催化燃燒適用于低濃度大范圍的VOCs處理，操作比較容易，但是條件要求嚴格。等離子法適用于低濃度大范圍的VOCs處理，設備較小但是投資較高。吸收法適用于高濃度的VOCs處理，技術比較成熟，溶劑可回收。吸附法適用于低濃度彈性大的VOCs處理，不過吸附床可能會堵塞。生物法適用于低濃度大范圍的VOCs處理，投資費用比較低，但是處理周期很長。凝并法適用于高濃度小范圍的VOCs處理，設備投資較大，而且條件要求嚴格。膜分離法的適應性較寬，但是投資費用較高，膜不易清洗。

三、結語

本文對一些VOCs治理工藝進行了深入的研究和分析，各種處理方式都有其優點和局限性。要進一步提高VOCs的治理效果，依然需要相關技術人員不斷努力，從實踐中去探索更為有效的處理方式，爭取不斷提高VOCs治理的效率和效果。

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