VOCs 廢氣來源、危害及處理技術研究

任成浩

（山東科麥爾熱能工程有限公司，山東 淄博 255000）

VOCs 廢氣本身所含有酸類、酮類、苯類、有機氮、有機磷、含氧有機化合物等眾多污染物，使其成為阻礙我國可持續發展以及國民身體素質健康的重要威脅之一[1]。因此需要有關企業以及廢氣處理有關領域的專家學者，能夠進一步優化我國傳統VOCs 廢氣處理技術的同時，不斷的創新新型VOCs 廢氣處理技術來實現將有害氣體阻斷在生產過程中，避免進入大氣而對人們的身體健康以及人們賴以生存的地球環境造成破壞。

1 VOCs 廢氣的來源

VOCs 廢氣是指飽和蒸汽壓在常溫下＞133.32pa 和沸點常壓下在50～260℃之間具備揮發性的有機化合物(也可稱是在常溫常壓狀態下可以任意揮發的有機固體或是液體)。作為自然界中分布范圍較廣的一種廢氣類型，VOCs 廢氣的排放源主要來自于自然源(植被排放、森林火災、濕地厭氧過程、野生動物排放等）和人為源(工業、生活、交通源等)，其中VOCs 廢氣排放主要的“貢獻者”或是“源頭”來自于人類活動。在人們的日常生活中(廚房油煙、農田秸稈焚燒、建筑裝修)、交通工具(飛機、火車、汽車等)發動機運行、石油化工產業生產等領域在運轉過程中都會對周圍環境排放一定的VOCs 廢氣。

2 VOCs 廢氣的危害

VOCs 廢氣含有酸類、酮類、苯類、有機氮、有機磷、含氧有機化合物等可在常溫常壓環境下大量揮發出有機化合物，因此這些易揮發的有機化合物對人體以及周圍環境會造成極大的危害。其中VOCs 廢氣危害性最大的源頭來自于工業生產所排放出的有機化合物：芳胺類有機物進入人體后會造成人體產生缺氧現象或是細胞癌變；苯類有機物廢氣進入人體后會對中樞神經系統產生嚴重的損壞，當人體吸收苯類有機物廢氣超過2%濃度時，輕者會造成神經系統障礙，嚴重者則會造成休克乃至生命危險；苯酸類有機廢氣進入人體后會損害人體細胞蛋白質而出現全身器官中毒現象；有機磷化合物進入人體后會出現因為血源膽堿酯酶活性下降而引起的神經系統障礙；含氧有機化合物進入人體后嚴重會造成生命危險；戊醇有機廢氣進入人體后未出現嘔吐、腹瀉、頭疼等狀態的中毒現象；多環烴有機物廢氣進入人體短期內不會發生急性癥狀，但是如果長時間吸入該種有機廢氣會造成器官癌變；有機物硝基苯進入人體后會對選項功能、肝臟功能、神經系統等人功能系統造成破壞，如果人的皮膚表面大面積接觸有機物硝基苯會造成生命危險；有機氮化合物進入人體后會出現器官癌變；有機硫化物進入人體后會根據氣體的濃度來對人體造成損害(濃度過低和濃度過高分別會造成中毒現象或是人體死亡)；丙烯醛有機物廢氣進入人體后會對人體器官粘膜組織造成嚴重損害。

3 VOCs 廢氣的處理技術探討

3.1 傳統VOCs 廢氣處理技術

我國對于VOCs 廢氣的傳統處理技術主要包括吸附法和燃燒法。

3.1.1 吸附法

吸附法主要是利用各種固體吸附劑(活性炭、分子篩等）的吸附功能將低濃度、高凈化要求的惡臭氣體從氣相轉化為固體相[2]。吸附法的優點主要表現在對于不同類型和組合的惡臭氣體能夠具備較高的凈化效率。但是吸附法的缺點主要表現為所必備的吸附劑價格昂貴，吸附劑的再生能力有限，而且只能對較低溫度和含塵量的惡臭氣體進行處理。

3.1.2 燃燒法

燃燒法將廢氣中的污染物直接轉化為水和二氧化碳，主要是借助直接、催化、熱力三種燃燒方式來實現。

熱力燃燒通過借助天然氣等輔助原料，對低濃度的有機廢氣采取燃燒方式處理；催化燃燒主要是借助催化劑，來與廢氣中的有機氣體完成化學反應產生氧化后，向外界釋放熱量，并排出無害氣體；直接燃燒是通過將廢氣中高濃度、熱值高的氣體直接高溫加熱實現惡臭氣體凈化。[3]燃燒法的優缺點分別為惡臭氣體在燃燒法的作用下被氧化分解的凈化效率高、設備耗能且容易造成二次污染。

3.2 新型VOCs 廢氣處理技術

3.2.1 吸收法

吸收法主要包括水吸收法和藥業吸收法兩種。其中水吸收法主要是利用VOCs 廢氣中本身含有的易溶于水的特性，通過將水與這些物質進行結合來達到脫臭目的。該方法主要適用于水溶性強且有組織排放源的VOCs 廢氣[4]。水吸收法其工藝、操作、管理簡單快捷，而且水吸收法設備運轉和維修費用較低。但是水吸收法需要借助洗滌液來完成廢氣處理，所以使用洗滌液也會造成二次污染。而且水吸收法對于硫醇、脂肪酸等物質處理能力有限。

藥液吸收法主要是利用藥業與廢氣中的某些物質產生化學反應來達到除去臭氣成分的目的。藥液吸收法針對于大氣量、高中濃度的臭氣有著較強的功效。但是藥液吸收法與水吸收法一樣，使用吸收劑過程中易造成二次污染。

3.2.2 生物法

生物法主要包括生物濾池式脫臭法、洗滌式活性污泥法、生物滴濾池式、爆氣式活性污泥法四種方法。

生物濾池式脫臭法因為其處理費用低的優點成為現階段生物法當中研究最多、且工藝最成熟的常用生物脫臭方法。該方法通過靈活使用土壤脫臭法、堆肥脫臭法、泥炭脫臭法來將惡臭氣體進行去塵增濕氣或是降溫等處理后，通過將惡臭氣體從濾床底部向上穿過濾料床，從原有的氣象轉化為水與微生物混合相[5]。但是生物濾池式除臭法需要占據大量的面積來建設濾床，同時濾床的填料需要定時更換，特別是對于疏水性和難生物降解物質的惡臭氣體處理效果較差。

洗滌式活性污泥法通過在吸收器中含有懸浮物泥漿的混合液與惡臭氣體充分接觸后去除，在反應器中加入洗滌液來實現惡臭物質被懸浮生長的微生物代謝活動所降解溶解。洗滌式活性污泥法設備的占地面積小，而且具備操作環境易控制、可以處理大氣量的臭氣、適用范圍較廣的優勢。但是該方法具備吸收器、反應器等設備購買費用較高、操作復雜、需要添加營養物質等缺陷。

無論是生物滴濾池式還是生物濾池式脫臭法，濾床都是兩種方法必不可少的必備載體。同時兩種方法使用的濾床的濾料也存在一定的差距。生物滴濾池式主要是使用不提供營養物質的惰性材料，例如木炭、塑料等都是惰性材料的極佳選擇。該方法能污染負荷承載量和微生物數量高于生物濾池式脫臭法，而且濾床上的惰性濾料可以不用進行定期更換。但是該種方法必須要不斷添加營養物質來維持池內微生物數量。

3.2.3 低溫等離子體廢氣凈化法

該方法主要適用于向化工、醫療、塑料、橡膠廠等行業領域中難以進行處理的多組分惡臭氣體的凈化。VOCs 廢氣中的污染物與介質阻擋放電過程中產生的富含極高化學活性的粒子(電子、自由基、離子、激發態分子等)發生反應，通過轉化為二氧化碳和水等物質來實現凈化廢氣的目的[6]。低溫等離子技術由于其電子能量高、運輸費用低、設備啟動停止快等優勢，所以在面對大部分的多組分惡臭氣體有較強的凈化效果。但是低溫等離子體廢氣凈化法所需要的設備以及配套設施需要一次性進行大量的資金投入。

3.2.4 光催化氧化法

光催化氧化法主要是將VOCs 廢氣中的有害物質在光合作用下轉化為無害性化合物，是VOCs 廢氣較為新型的處理技術。該種處理技術，主要在光作用之下形成一定化學反應，把廢氣當中有害性物質有效轉化成無害性化合物，將VOCs廢氣污染性降低。目前，國內光催化的氧化處理技術還處于進一步研究階段[7]。據悉，通過光催化的氧化處理技術來進行VOCs 廢氣處理，VOCs 廢氣當中污染物實際去除率在80%左右，應用效果較為理想化。光催化氧化法由于具備設備面積占地小、運行成本低等特點，所以主要適用于煉油廠、化工廠、污水處理廠、制藥廠等惡臭氣體的脫臭凈化處理工作。通過在光催化氧化法領域的專家學者的共同探究下，采用合適的催化劑能夠達到70%～80 的VOCs 廢氣污染物去除率。

4 結語

自然源和人為源是VOCs 廢氣排放的主要奉獻者和生產者，如果政府、排放VOCs 廢氣的行業企業、移動源等隨意將有機廢氣排放至大氣中，最終VOCs 廢氣會隨著雨水、生物鏈、人類皮膚等危及到人們的身體健康。因此，必須要積極探索新型VOCs 廢氣處理技術來應對日益增長的VOCs廢氣排放量。