揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理技術(shù)研究

梁東梅

摘 要：隨著我國經(jīng)濟(jì)體制的不斷完善，國內(nèi)經(jīng)濟(jì)迅猛發(fā)展，各類化工企業(yè)在為生活和工業(yè)生產(chǎn)創(chuàng)造大量資源的同時(shí)，也產(chǎn)生了大量污染物排放到空氣和水源當(dāng)中，造成了嚴(yán)重的環(huán)境污染。在當(dāng)前的廢氣治理問題中，難點(diǎn)之一為揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理。由于部分有機(jī)污染物難以降解，有機(jī)廢氣對環(huán)境和空氣的污染存在持久性和累積性影響，對生物體的傷害無法逆轉(zhuǎn)，因此在有機(jī)廢氣治理中需采用有效的技術(shù)手段來實(shí)現(xiàn)預(yù)期效果。目前處理有機(jī)廢氣的技術(shù)方法很多，根據(jù)有機(jī)廢氣特點(diǎn)選擇適合的治理方案，避免二次污染或治理不達(dá)標(biāo)等問題是重中之重。

關(guān)鍵詞：有機(jī)廢氣;活性炭吸附;生物膜法;燃燒法

0 引言

在全球的工業(yè)化進(jìn)程中，石油、涂料等化工行業(yè)所產(chǎn)生的大量有機(jī)廢氣導(dǎo)致嚴(yán)重的大氣化學(xué)污染，加重了溫室效應(yīng)，推進(jìn)了全球氣候變暖，從而對全球生態(tài)環(huán)境帶來連鎖危害，對人類健康構(gòu)成威脅。隨著全球性環(huán)境事件的發(fā)生，人類已逐漸意識(shí)到環(huán)境保護(hù)的重要性。尤其近年，各國均大力研究開發(fā)新的有機(jī)廢氣治理方案，而我國這幾年與有機(jī)廢氣治理相關(guān)的政策和法規(guī)如雨后春筍，加速了有機(jī)廢氣的治理進(jìn)程。本文主要對以下三種有機(jī)廢氣治理技術(shù)開展分析，并提出存在的主要問題，為有機(jī)廢氣治理方案選取提供技術(shù)支持。

1 活性炭吸附法處理有機(jī)廢氣

活性炭吸附法適用于處理低濃度有機(jī)廢氣，是目前產(chǎn)生有機(jī)廢氣企業(yè)的常規(guī)治理方案，也是我國相關(guān)治理揮發(fā)性有機(jī)廢氣技術(shù)政策中推薦方法之一。

活性炭吸附法通過將廢氣中的有機(jī)物吸附至活性炭中再進(jìn)行后續(xù)處理的方式，以減少有機(jī)廢氣對空氣的污染。當(dāng)廢氣中的有機(jī)物具有回收價(jià)值時(shí)，可采用水蒸氣對吸附飽和的活性炭進(jìn)行再生，使活性炭可以重復(fù)使用，同時(shí)脫附的高濃度有機(jī)氣體采用降溫冷凝或液體吸收方法對有機(jī)物進(jìn)行回收。對于無法重復(fù)使用的廢活性炭可采用填埋或者焚燒的方式進(jìn)行最終處置。

活性炭吸附法處理低濃度有機(jī)廢氣具有成本較低、安全有效、可重復(fù)利用的優(yōu)點(diǎn)，但使用的過程中需注意以下問題：①當(dāng)有機(jī)廢氣中含塵量過高，未經(jīng)除塵的有機(jī)廢氣直接進(jìn)入活性炭吸附裝置，將會(huì)導(dǎo)致活性炭堵塞而影響活性炭的吸附效果，使活性炭短時(shí)間內(nèi)吸附飽和，造成活性炭資源的浪費(fèi)，即使再生也會(huì)影響活性炭的后續(xù)吸收效率，同時(shí)可能造成廢氣超標(biāo)排放。因此，對于含塵有機(jī)廢氣，應(yīng)先經(jīng)除塵后再進(jìn)入活性炭吸附裝置;②當(dāng)有機(jī)廢氣中水蒸氣過高，對活性炭吸附功效將會(huì)產(chǎn)生很大影響，導(dǎo)致活性炭吸附能力逐步減弱，活性炭更換時(shí)間變短，甚至嚴(yán)重影響有機(jī)污染物的去除效率[1]，因此，當(dāng)有機(jī)廢氣中濕度過高，應(yīng)先經(jīng)除濕再進(jìn)入活性炭吸附裝置或采用改性活性炭[2]，以克服濕度對活性炭的影響。

2 采用生物膜法處理有機(jī)廢氣

近年來，生物膜法處理有機(jī)廢氣逐漸在我國企業(yè)中推廣應(yīng)用，該方法為生物降解法的延伸。生物膜法處理有機(jī)廢氣最早由荷蘭學(xué)者奧騰格拉夫（Ottengraf）提出，其在傳統(tǒng)的氣體吸收雙膜理論基礎(chǔ)上提出有機(jī)廢氣吸收--生物膜理論，該理論的有機(jī)廢氣處理過程主要分為3個(gè)步驟：①有機(jī)廢氣中的污染物利用擴(kuò)散作用由氣膜進(jìn)入液膜;②液膜中的有機(jī)污染物由于濃度差擴(kuò)散至生物膜內(nèi)，微生物將有機(jī)物捕獲并吸收;③通過代謝作用，微生物最終將有機(jī)污染物分解并轉(zhuǎn)化為對人類無害的二氧化碳和水[3]。

但是孫珮石等發(fā)現(xiàn)甲苯等不溶于水或微溶于水的有機(jī)物，很難用液膜擴(kuò)散理論進(jìn)行解釋，于是提出了改進(jìn)版的吸附--生物膜理論，其要點(diǎn)為：①有機(jī)廢氣中的污染物利用擴(kuò)散作用到達(dá)氣膜后吸附到潤濕的生物膜表面;②微生物將有機(jī)污染物捕獲并吸收;③通過代謝作用，微生物最終將有機(jī)污染物分解并轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水[4]。

生物膜法處理有機(jī)廢氣的主要操作為：在多孔介質(zhì)填料表面進(jìn)行生物培養(yǎng)，填料層內(nèi)通入有機(jī)廢氣，利用填料上的微生物對有機(jī)污染物進(jìn)行降解，使其轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水和鹽類，在有效治理有機(jī)廢氣的同時(shí)不會(huì)對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生二次污染，是一種極為綠色環(huán)保的降解方式。根據(jù)工藝型式生物膜法可分為生物過濾法和生物滴濾法。

盡管生物膜法分解低濃度有機(jī)廢氣技術(shù)在國外已很成熟，但在我國大規(guī)模的工業(yè)應(yīng)用尚處于起步階段。生物膜法的運(yùn)行成本低、無二次污染、對低濃度有機(jī)廢氣的良好治理效果[5]等特點(diǎn)，使其在我國低濃度工業(yè)有機(jī)廢氣治理中具有廣闊前景。但實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)的以下幾個(gè)問題：①需根據(jù)有機(jī)廢氣特點(diǎn)尋找合適的降解生物;②保證填料中足夠的停留反應(yīng)時(shí)間;③占地面積過大等，均為采用生物膜法處理低濃度有機(jī)廢氣需要解決的主要問題。

3 采用燃燒法對有機(jī)氣體進(jìn)行分解

有機(jī)廢氣中的有機(jī)污染物通常具有易燃燒氧化的特點(diǎn)，因此燃燒法是一種較為常見的高濃度有機(jī)廢氣熱分解方法，通過燃燒氧化使有機(jī)污染物轉(zhuǎn)換為無害的無機(jī)小分子，大大降低對環(huán)境的影響。

燃燒法處理有機(jī)廢氣主要分為兩種方式，第一種為直接燃燒法。當(dāng)有機(jī)廢氣中的可燃物濃度極高，可燃物的燃燒熱值也很高，不需要添加輔助燃料，相當(dāng)于有機(jī)廢氣本身就是燃料，這種情形下可采用直接燃燒法[6]。直接燃燒法的最終產(chǎn)物主要為二氧化碳和水。在燃燒過程中控制好溫度可使有機(jī)污染物去除率達(dá)到95%以上，由于其工藝簡單，設(shè)備投資少，因此在企業(yè)當(dāng)中是較為常見的一種處理高濃度有機(jī)廢氣的方式。該方法不適用于直接處理風(fēng)量大、濃度低的有機(jī)廢氣，對低濃度有機(jī)廢氣通常搭配吸附法一起使用。

燃燒法的第二種方式為催化燃燒法，通過催化劑促使有機(jī)廢氣中的有機(jī)污染物進(jìn)行燃燒，從而達(dá)到凈化的目的。這種方式對空氣無二次污染，而且凈化效率最高可達(dá)到99%。但在目前狀況下，催化劑的性能不穩(wěn)定，非常容易失去活性，影響最后的凈化效率。因此在未來的處理技術(shù)研究中應(yīng)當(dāng)加大對催化燃燒法中催化劑性能提高方面的研究，使催化性能得以改進(jìn)和升級(jí)，研發(fā)更為穩(wěn)定且具有活力的催化劑，使有機(jī)廢氣達(dá)到最為理想的處理效果。

4 結(jié)束語

綜上所述，低濃度有機(jī)廢氣可采用活性炭吸附法或生物膜法，風(fēng)量大時(shí)選擇活性炭吸附更為合適，當(dāng)有條件時(shí)也可采用吸附+燃燒法結(jié)合的處理方案。高濃度有機(jī)廢氣則更適合采用燃燒法處理。

由于有機(jī)廢氣的種類繁多，特點(diǎn)也各不相同，因此在處理方法的選擇上要因地制宜，可根據(jù)不同處理技術(shù)的特點(diǎn)和企業(yè)的經(jīng)濟(jì)能力選擇合適的治理方案。當(dāng)然，有機(jī)廢氣的治理是一方面，從源頭上減少產(chǎn)生量也很重要，企業(yè)在生產(chǎn)過程中應(yīng)盡量選擇對環(huán)境污染較小的原料，使經(jīng)濟(jì)與環(huán)保共同和諧發(fā)展。

參考文獻(xiàn)：

[1]高華生等.空氣濕度對低濃度有機(jī)蒸氣在活性炭上吸附平衡的影響[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2002，22（2）.

[2]周劍峰等.不同條件對活性炭吸附揮發(fā)性有機(jī)物的影響[J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào)（理學(xué)版），2013，40（2）.

[3]季學(xué)李.大氣污染控制工程[M].上海：同濟(jì)大學(xué)出版社，1992.

[4]孫珮石等.生化法凈化低濃度揮發(fā)性有機(jī)廢氣的動(dòng)力學(xué)模式研究[J].上海環(huán)境科學(xué)，1997，16（8）.

[5]楊豪等.生物法處理揮發(fā)性有機(jī)廢氣（VOCs）的研究[J].廣東化工，2009，36（8）.

[6]曹秋偉等.燃燒法處理有機(jī)廢氣的探討[J].科技視界， 2012，9（27）.