VOCs 有機(jī)廢氣處理技術(shù)研究進(jìn)展

胡賜明 金海紅 李建芳 唐 璐

（1、杭州市環(huán)境保護(hù)有限公司，浙江 杭州310000 2、浙江泓一環(huán)保科技有限公司，浙江 杭州311100）

揮發(fā)性有機(jī)化合物是由生物代謝和人類活動所致的污染物，屬于霧霾天氣的形成原因之一。揮發(fā)性有機(jī)化合物的來源比較多，包括家具噴漆、汽車涂裝等。其中所包含的化學(xué)物質(zhì)會嚴(yán)重污染環(huán)境，還會危害人體健康。當(dāng)前，多數(shù)國家地區(qū)都針對揮發(fā)性有機(jī)化合物出臺限制與規(guī)范細(xì)則。霧霾天氣污染程度持續(xù)加劇，必須從源頭上控制揮發(fā)性有機(jī)化合物排放。

1 揮發(fā)性有機(jī)化合物排放現(xiàn)狀

近年來，我國逐漸開始關(guān)注人為揮發(fā)性有機(jī)化合物排放問題，并且推行揮發(fā)性有機(jī)化合物排放清單。比如部分學(xué)者通過研究認(rèn)為揮發(fā)性有機(jī)化合物排放清單，明顯降低了人為排放的不確定性影響。關(guān)于揮發(fā)性有機(jī)化合物的排放源比較復(fù)雜，主要分為人為與自然兩種，因此清單編制處于初步發(fā)展階段。對于人為排放來說，主要表現(xiàn)在涂裝行業(yè)、汽車尾氣以及工業(yè)生產(chǎn)等。按照相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)報告能夠看出，我國某地區(qū)工業(yè)源揮發(fā)性有機(jī)化合物年排放量在130 萬噸左右，已經(jīng)超過全國總排放量的37.2%。北部。南部和東部是我國揮發(fā)性有機(jī)化合物排放的集中地，西部地區(qū)由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度緩慢，因此揮發(fā)性有機(jī)化合物排放量比較低。當(dāng)前，我國關(guān)于揮發(fā)性有機(jī)化合物排放標(biāo)準(zhǔn)比較少，所以必須編制揮發(fā)性有機(jī)化合物排放標(biāo)準(zhǔn)體系，這樣既可以對有機(jī)廢氣排放進(jìn)行限制，還能夠滿足經(jīng)濟(jì)體系的發(fā)展要求。

2 傳統(tǒng)揮發(fā)性有機(jī)化合物處理技術(shù)分析

2.1 冷凝法

此種方法是按照有機(jī)氣體的化學(xué)性質(zhì)，降低氣體溫度，確保蒸汽達(dá)到飽和狀態(tài)，從而凈化回收液體，借助活性炭吸附作用，對氣體進(jìn)行減排處理。冷凝閥主要應(yīng)用到小氣量、低溫和低濃度條件下。然而對于低濃度有機(jī)氣體來說，就不能應(yīng)用冷凝法，可以作為高濃度廢氣的前處理工藝，減少有機(jī)負(fù)荷量，回收有機(jī)物。

2.2 吸收法

此種方法主要是通過吸收揮發(fā)性有機(jī)化合物，按照不同物理性質(zhì)，將揮發(fā)性有機(jī)化合物與吸附劑分離開，達(dá)到凈化的效果。一般情況下，高壓、低溫條件下，通過吸收法處理揮發(fā)性有機(jī)化合物的效果比較顯著。由于吸收劑性能特性，且應(yīng)用的吸收設(shè)備比較特殊，因此能夠明顯提升吸收效果。現(xiàn)階段，在揮發(fā)性有機(jī)化合物處理中，主要應(yīng)用水、煤油和柴油作為吸收劑。如果使用水作為吸收液時，有機(jī)溶劑的回收比較簡單，只需要采用精餾處理即可。如果所應(yīng)用的吸收劑不是水時，為了降低成本，需要應(yīng)用再生吸收劑，但是此種方式會出現(xiàn)二次污染問題，所以應(yīng)用到油漆涂裝行業(yè)處理中。

2.3 吸附法

此種方法是揮發(fā)性有機(jī)化合物接觸到多孔固體后，固體表面殘留化學(xué)鍵力，可以將混合氣體中的揮發(fā)性有機(jī)化合物組分吸附到固體表面，以此實(shí)現(xiàn)分離。吸附法能夠處理濃度較高的廢氣，處理效率比較高，且應(yīng)用成本低下，能夠?qū)τ袡C(jī)廢氣進(jìn)行徹底凈化處理。但是吸附法的應(yīng)用不足在于，所使用的處理裝置體積大，且技術(shù)工藝比較復(fù)雜，還會產(chǎn)生二次污染問題。按照最新研究能夠看出，活性炭的分子不會與極性分子結(jié)合，因此能夠?qū)]發(fā)性有機(jī)化合物進(jìn)行完全吸附。對于包裝印刷、噴涂為主的中小型企業(yè)來說，在揮發(fā)性有機(jī)化合物處理時多應(yīng)用吸附法。

2.4 燃燒法

此種方法主要是針對可燃燒的揮發(fā)性有機(jī)化合物所采用的處理方法，廣泛應(yīng)用于絕緣材料、噴漆以及化工生產(chǎn)所產(chǎn)生的廢氣處理中。以燃燒工藝為標(biāo)準(zhǔn)，可以劃分為以下幾種處理方法：第一，直接燃燒法：此種方法主要是應(yīng)用氣體的可燃性特點(diǎn)，直接進(jìn)行燃燒。直接燃燒法的成本投資比較少，便于操作，所以可以應(yīng)用到小風(fēng)量、高濃度廢氣處理中，具備較高的安全性和實(shí)效性。第二，熱力燃燒法：如果揮發(fā)性有機(jī)化合物濃度比較低，可以添加助燃性氣體，確保其具備可燃性。通過氧化作用之后能夠轉(zhuǎn)變?yōu)闊o害物質(zhì)。對于熱力燃燒來說，廢氣經(jīng)過處理后，不直接作為燃料，而是能夠提供燃燒所需的氧氣。如果廢氣中的氧氣含量比較低時，則需要借助可燃性氣體進(jìn)行燃燒。相比于直接燃燒方法來說，熱力燃燒對于溫度的要求比較低。第三，催化燃燒法：在具體燃燒期間，揮發(fā)性有機(jī)化合物能夠通過催化劑實(shí)現(xiàn)氧化分解。一般來說，當(dāng)揮發(fā)性有機(jī)化合物的濃度比較高，且具備較高溫度時，能夠明顯提升處理效果。此種方法對于溫度的要求比較小，具備較高的節(jié)能性和凈化效率。需要注意的是，燃燒法具有各項(xiàng)應(yīng)用優(yōu)勢，因此作為VOCs 有機(jī)廢氣處理的主流應(yīng)用技術(shù)。

3 新型揮發(fā)性有機(jī)化合物處理技術(shù)

3.1 膜分離技術(shù)

此種分離技術(shù)主要是通過高分子膜，在特定壓力下不斷滲透廢氣，確保有機(jī)物能夠從揮發(fā)性有機(jī)化合物中脫離。對于工業(yè)排放的揮發(fā)性有機(jī)化合物來說，在進(jìn)入膜分離系統(tǒng)后，按照膜選擇性作用，只可以確保揮發(fā)性有機(jī)化合物進(jìn)入，剩余氣體將會被隔離開，能夠滿足排放標(biāo)準(zhǔn)要求。對于收集的揮發(fā)性有機(jī)化合物來說，進(jìn)入到冷凝回收系統(tǒng)中，能夠?qū)τ袡C(jī)溶劑進(jìn)行循環(huán)應(yīng)用。現(xiàn)階段，食品加工行業(yè)、制藥行業(yè)以及石油化工行業(yè)已經(jīng)廣泛應(yīng)用膜分離技術(shù)。此種技術(shù)所應(yīng)用的有機(jī)溶劑濃度高、流量小，具備較高的回收價值，基本能夠?qū)崿F(xiàn)廢氣資源化。然而需要注意的是，膜分離技術(shù)的建設(shè)投資量比較大。在現(xiàn)有環(huán)境污染背景下，膜分離技術(shù)的應(yīng)用前景廣闊，主要是由于膜分離系統(tǒng)中能夠產(chǎn)生二次回收利用的有機(jī)溶劑，揮發(fā)性有機(jī)化合物經(jīng)過處理之后，能夠直接排放到大氣環(huán)境中，避免產(chǎn)生二次污染。現(xiàn)階段，多數(shù)企業(yè)都致力于研發(fā)膜分離技術(shù)，并且在揮發(fā)性有機(jī)化合物得以推廣應(yīng)用。

3.2 低溫等離子體法

低溫等離子體屬于第四種物質(zhì)形態(tài)，能夠整合中性粒子和帶正電荷的粒子，屬于準(zhǔn)中性氣體。在短時間內(nèi)，自由基、高能電子能夠被分解為氣體污染物的分子，通過生化反應(yīng)后，能夠直接降解。與其他方法相比較，低溫等離子體法的優(yōu)勢在于結(jié)構(gòu)簡單，具備較強(qiáng)的可操作性，但是也會降低凈化率。在實(shí)際生產(chǎn)中，應(yīng)用低溫等離子體法還存在安全隱患，且部分學(xué)者認(rèn)為在未來發(fā)展中，需要對該項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行規(guī)范完善。

3.3 生物處理技術(shù)

在揮發(fā)性有機(jī)化合物處理中，開始應(yīng)用生物法處理技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)屬于新型廢氣處理技術(shù)，發(fā)展空間比較廣闊。生物處理法的思路在于通過微生物自身特性，將廢氣中的毒害物質(zhì)降解為水和二氧化碳等無機(jī)物。按照反應(yīng)原理，能夠針對易降解有機(jī)廢氣進(jìn)行使用。然而在實(shí)際應(yīng)用期間需要培養(yǎng)微生物，且降解速率低下，所以只能夠應(yīng)用到低濃度廢氣處理中。生物處理技術(shù)主要包含生物過濾塔、生物滴濾塔和生物洗滌塔。

第一，生物洗滌塔。該裝置分為吸收和生物降解兩部分。通過有機(jī)物循環(huán)液，將其由洗滌塔裝置噴淋下來，逆流接觸塔內(nèi)的氣相，這樣能夠使氣相內(nèi)的氧氣和有機(jī)物轉(zhuǎn)化為液相。在完成氣液交換之后，會再次進(jìn)入到再生池中。利用氧化分解作用，能夠使微生物降解廢氣。如果氣相傳質(zhì)速率比生化反應(yīng)速率大時，則可以通過生物洗滌塔對有機(jī)物進(jìn)行降解。

第二，生物滴濾塔。將微生物填料放置在內(nèi)部，能夠?yàn)槲⑸锾峁I養(yǎng)，還能夠建立良好的生物降解環(huán)境。由于存在濃度壓力問題，將氣體通入到塔底之后，上層生物濾料會與氣體相接觸，通過吸收處理后，頂部會流出潔凈的氣體。盡管此種方法能夠批量處理廢氣，且能夠自動化調(diào)節(jié)。然而在實(shí)際應(yīng)用中的操作復(fù)雜性比較大，確保對于不穩(wěn)定氣體、濃度較高的氣體來說，會降低揮發(fā)性有機(jī)化合物處理效果。

結(jié)束語

綜上所述，與傳統(tǒng)廢氣處理方法比較，新型生物技術(shù)的應(yīng)用效果比較顯著，且在運(yùn)行費(fèi)用、投資成本以及安全性方面具備優(yōu)勢，不會產(chǎn)生二次污染，還便于后續(xù)管理與維護(hù)。然而為了更好地將生物技術(shù)應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)中，必須處理好實(shí)際問題，例如難降解氣體處理以及高濃度廢氣處理等。由于揮發(fā)性有機(jī)化合物的組分比較復(fù)雜，并且多以混合狀態(tài)存在。因此應(yīng)當(dāng)按照揮發(fā)性有機(jī)化合物實(shí)際濃度和性質(zhì)，全面提升去除率，以此提升處理效果。