大氣環(huán)境中揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)發(fā)展研究

杜芳芳

(山西省交通環(huán)境保護(hù)中心站(有限公司)，山西 太原 030000)

引 言

揮發(fā)性有機(jī)物(Volatile Organic Compounds，VOCs)，在特定條件下，揮發(fā)性有機(jī)物的統(tǒng)稱為TVOC，其定義為“參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物”。首先，揮發(fā)性有機(jī)物可以分為兩部分，揮發(fā)性與有機(jī)物，揮發(fā)性是指可揮發(fā)的性質(zhì)特征亦或是狀態(tài)，而這種揮發(fā)性質(zhì)及狀態(tài)同時(shí)也是某種化合物由固體或者液體轉(zhuǎn)變?yōu)闅怏w或是蒸汽的全過程中，是物理學(xué)領(lǐng)域常見的一種特殊性質(zhì)。有機(jī)物是有機(jī)化合物的簡稱，多數(shù)有機(jī)物是由碳元素、氫元素組成，可以說有機(jī)物是人類文明建設(shè)發(fā)展真正意義上的物質(zhì)基礎(chǔ)，包括人體的新陳代謝以及遺傳現(xiàn)象，都有有機(jī)化合物的參與。除此之外，有機(jī)化合物還是當(dāng)前我國最重視的新型能源的主要組成部分。揮發(fā)性有機(jī)物的兩個(gè)主要來源分別是人為來源和自然來源，世界衛(wèi)生組織(WHO)給予揮發(fā)性有機(jī)物的污染源分類為固定源和移動(dòng)源兩種。

1 揮發(fā)性有機(jī)廢氣及其危害

1.1 關(guān)于揮發(fā)性有機(jī)廢氣

關(guān)于揮發(fā)性有機(jī)廢氣(VOCs)需要追溯到世界衛(wèi)生組織(WHO)對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物的界定，通常情況下，凡是沸點(diǎn)50 ℃～260 ℃的有機(jī)化合物均可以被稱為揮發(fā)性有機(jī)物，而國內(nèi)的相關(guān)部門針對(duì)WHO對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物的初始界定做出了更細(xì)致化的改動(dòng)，當(dāng)前國內(nèi)研究領(lǐng)域?qū)OCs的定義為常溫下飽和蒸氣壓大于70 Pa、常壓下沸點(diǎn)保持在260 ℃以下的有機(jī)化合物以及處于20 ℃環(huán)境下，蒸氣壓大于或等于10 Pa并還可以保持自身揮發(fā)性的全部有機(jī)化合物。目前，WHO將揮發(fā)性有機(jī)化合物具體分為非甲烷碳?xì)浠衔?NMHCs)、含氧有機(jī)化合物、鹵代烴、含氮有機(jī)化合物、含硫有機(jī)化合物等幾大類。一般情況下具備較強(qiáng)揮發(fā)性的有機(jī)物可以被稱為揮發(fā)性有機(jī)物，那么由于揮發(fā)性有機(jī)物本身具有較易揮發(fā)的特性，VOCs將會(huì)經(jīng)常參與到大氣環(huán)境中O3以及二次氣溶膠的形成過程中，并且揮發(fā)性有機(jī)物的污染性較強(qiáng)，其自身對(duì)區(qū)域性大氣層臭氧污染以及PM2.5污染等氣體污染問題都具有加劇作用。

1.2 揮發(fā)性有機(jī)廢氣的危害

目前，世界范圍中現(xiàn)存的有機(jī)廢氣分類有碳烴化合物、苯及苯系物、醇類、酮類、酚類、醛類、酯類、胺類、腈、氰等有機(jī)化合物，主要來源為汽車尾氣、電子、化工、石油化工、涂料、印刷、涂裝、家具、皮革等生產(chǎn)制造領(lǐng)域。據(jù)統(tǒng)計(jì)，揮發(fā)性有機(jī)廢氣聚集濃度峰值時(shí)間為夏季傍晚，同時(shí)將在氣溫較低的夜晚消退，揮發(fā)性有機(jī)廢氣中含有大量的有害物質(zhì)，人在反復(fù)接觸后極有可能會(huì)誘發(fā)肺部組織發(fā)炎，同時(shí)伴有呼吸道感染的癥狀，若接觸人群本身就有呼吸道病史，那么將會(huì)加劇病癥表現(xiàn)，從而對(duì)人體肺功能進(jìn)行二次損傷，胸痛感以及咳嗽癥狀將明顯加重。從宏觀角度分析，揮發(fā)性有機(jī)廢氣能夠?qū)θ祟愘囈陨娴纳鷳B(tài)環(huán)境造成直接影響，且對(duì)環(huán)境的損害程度較深，尤其是大氣環(huán)境。諸如臭氧層污染、PM2.5污染等問題時(shí)刻困擾著人們的生活質(zhì)量改善，城市空氣中彌漫著的有害物質(zhì)時(shí)刻威脅著人們的健康體質(zhì)。由此可見，揮發(fā)性有機(jī)廢氣對(duì)大氣環(huán)境污染的深遠(yuǎn)影響[1 ]。

2 揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理技術(shù)

2.1 活性炭吸附法

針對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣的特殊性質(zhì)，我國衛(wèi)生部門提出了許多的防治措施，而活性炭吸附法就是防治效果較為顯著的手段之一。國家衛(wèi)生部門在“十一五”期間將活性炭吸附法推向了全國范圍內(nèi)的生產(chǎn)制造行業(yè)，而生產(chǎn)制造領(lǐng)域同時(shí)積極響應(yīng)了國家對(duì)防治大氣環(huán)境污染的號(hào)召，此外，也是為了能夠節(jié)省生產(chǎn)制造行業(yè)的初期投資，至此活性炭吸附法普及應(yīng)用于生產(chǎn)制造領(lǐng)域的生產(chǎn)過程中?；钚蕴课椒ǖ木唧w原理概念如下：采用活性炭對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣進(jìn)行吸附，在吸附飽和后，活性炭就會(huì)脫離吸附進(jìn)行再生行為，將揮發(fā)性有機(jī)廢氣吹脫后實(shí)施催化燃燒手段，銷毀存在于其中的有害物質(zhì)，進(jìn)而將其轉(zhuǎn)化為無害物質(zhì)，而再生之后的活性炭還可以進(jìn)行二次利用，充分發(fā)揮活性炭的關(guān)鍵作用。吸附期間，相關(guān)人員需要對(duì)活性炭的吸附能力進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，當(dāng)活性炭的吸附能力出現(xiàn)明顯下降時(shí)，則需要及時(shí)的更換或再生活性炭。相關(guān)人員必須明確置換后的活性炭屬于危險(xiǎn)廢物，因其內(nèi)部存在大量有害物質(zhì)，不可隨意棄置，相關(guān)人員需要將置換后的活性炭進(jìn)行專項(xiàng)處理，最后由危廢回收單位進(jìn)行統(tǒng)一回收。

結(jié)合當(dāng)前國內(nèi)的揮發(fā)性有機(jī)廢氣防治發(fā)展現(xiàn)狀分析，活性炭吸附法是效率較高、質(zhì)量保障、使用頻率最高的有機(jī)廢氣處理方法，同時(shí)活性炭吸附法具備較強(qiáng)的針對(duì)性，其對(duì)苯類廢氣具有良好的吸附性能，但是另一方面對(duì)烴類廢氣的吸附性能較弱。盡管活性炭吸附法是當(dāng)前國內(nèi)處理揮發(fā)性有機(jī)廢氣的常用手段，但是活性炭吸附法所需的投資成本較高，且不適用于濕度較大的環(huán)境，若一定要在高濕度的環(huán)境中進(jìn)行揮發(fā)性有機(jī)廢氣的處理活動(dòng)，納米微電解氧化法工藝是不錯(cuò)的選擇。目前，活性炭吸附法使用頻率最高的行業(yè)是重工業(yè)以及輕工業(yè)領(lǐng)域，因其較高的吸附能力能夠?qū)I(yè)生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的尾氣以及有害氣體進(jìn)行有效吸附，故此在工業(yè)工廠以及加工車間等地都可以見到柱狀活性炭的存在，木質(zhì)柱狀活性炭的吸附能力最好，因此得以在工業(yè)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。

2.2 有機(jī)廢氣洗滌塔

在眾多揮發(fā)性有機(jī)廢氣的處理方法中，有機(jī)廢氣洗滌塔對(duì)酸霧廢氣處理、堿霧廢氣處理、油漆廢氣處理以及有機(jī)廢氣處理的吸收溶解、化學(xué)廢氣吸附、氧化還原、酸堿中和等方面的效用最為顯著。重、輕工業(yè)正是在近些年來開始普及應(yīng)用有機(jī)廢氣洗滌塔，因此才能夠保證自身達(dá)到國家工業(yè)廢氣排放標(biāo)準(zhǔn)。有機(jī)廢氣洗滌塔最大的優(yōu)勢(shì)就是適用范圍廣、凈化效率高、阻力小以及占地面積小，有機(jī)廢氣洗滌塔適用于化工廠廢氣處理、輕工廢氣處理、印染、醫(yī)藥廢氣處理、制藥廠廢氣處理、鋼鐵廠廢氣處理、機(jī)械制造廢氣處理、電子廠廢氣處理、電鍍廠廢氣處理、噴漆廠廢氣處理、油漆廢氣處理等工業(yè)生產(chǎn)部門，主要針對(duì)廢氣成分為有機(jī)廢氣、硫酸、硝酸、氫氟酸等尾氣及硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)、碳氧化合物(CO、CO2)、氰化物(HCN)等酸性氣體，據(jù)統(tǒng)計(jì)，絕大多數(shù)的工業(yè)企業(yè)在采用了有機(jī)廢氣洗滌塔之后，有機(jī)廢氣處理效率得到了顯著提升。

2.3 蓄熱式熱力氧化爐

蓄熱式熱力氧化爐(Regenerative Thermal Oxidizer)，簡稱RTO，是國內(nèi)處理有機(jī)廢氣方面常見的處理手段之一。RTO的工作原理是以高溫環(huán)境作為前提基礎(chǔ)，通過對(duì)化學(xué)反應(yīng)的應(yīng)用，將可燃廢氣轉(zhuǎn)化為等量的氧化物與水，從而實(shí)現(xiàn)凈化廢氣的目的。有機(jī)廢氣在RTO進(jìn)行過程中會(huì)釋放一些熱量，RTO可以對(duì)其進(jìn)行有效吸收，從而節(jié)省RTO自身運(yùn)行的資源消耗，同時(shí)大幅提高RTO的有機(jī)廢氣分解效率，一般情況下，當(dāng)RTO的熱量回收率達(dá)到95%以上時(shí)，其有機(jī)廢氣分解效率必然達(dá)到99%以上。蓄熱式熱力氧化爐的主要結(jié)構(gòu)為燃燒室、陶瓷填料床以及切換閥等等，其中切換閥的主要功效就是給予RTO靈活性，能夠結(jié)合客戶的實(shí)際需求對(duì)不同的熱回收方式進(jìn)行選擇[2 ]。

3 結(jié)語

改革開放的實(shí)施促進(jìn)了我國對(duì)新型能源的開發(fā)，隨著對(duì)新型能源開發(fā)工作的逐漸深入，存在于當(dāng)前大氣環(huán)境中的空氣污染問題暴露在人們的面前。社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速增長切實(shí)提高了國民生活水平，而健康的體質(zhì)則成為了人們現(xiàn)階段最重視的熱議話題，但是當(dāng)前我國的生態(tài)環(huán)境千瘡百孔，土地環(huán)境污染、大氣環(huán)境污染、水污染等問題正在侵蝕著人們賴以生存的生態(tài)環(huán)境，通過一系列的處理技術(shù)，希望能真正改變我們的生存環(huán)境。