家具制造行業(yè)VOCs廢氣治理對(duì)策探討

李 剛

（泰安市生態(tài)環(huán)境局，山東 泰安 271000）

1 VOCs廢氣概述

近年來(lái)，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，相關(guān)工業(yè)源揮發(fā)性有機(jī)化合物的排放總量也呈現(xiàn)出不斷增加的趨勢(shì)，在一定程度上引發(fā)了各種環(huán)境問(wèn)題。揮發(fā)性有機(jī)物（Volatile Organic Compounds，VOCs）是指沸點(diǎn)在50～260 ℃之間、室溫下飽和蒸汽壓超過(guò)133.32 Pa的有機(jī)化合物，或是在室溫下可以揮發(fā)的有機(jī)液體或固體，其主要包含相關(guān)含氧有機(jī)化合物、非甲烷烷烴，含硫有機(jī)化合物，有機(jī)氮化合物和有機(jī)氯化合物等[1]。因此，揮發(fā)性有機(jī)化合物污染也逐漸成為當(dāng)下大城市中心和優(yōu)先地區(qū)的空氣污染源之一。其污染物類(lèi)型的多樣性、高濃度、高強(qiáng)度等在很大程度上對(duì)當(dāng)?shù)氐目諝赓|(zhì)量產(chǎn)生了嚴(yán)重影響，進(jìn)一步擴(kuò)大了空氣污染的范圍。

揮發(fā)性有機(jī)物的化學(xué)成分相對(duì)來(lái)說(shuō)較為復(fù)雜，大多數(shù)均有毒，有惡臭、刺激性氣味等，如果接觸時(shí)間較久它們會(huì)對(duì)生物造成致癌、致畸和致突變等[2]。目前，相關(guān)揮發(fā)性有機(jī)物的排放是造成霧霾的主要原因之一。其中，家具制造行業(yè)產(chǎn)生的揮發(fā)性有機(jī)物主要來(lái)自樹(shù)脂合成、膠黏劑以及涂料涂裝等，因此，必須對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)格控制，以減少相關(guān)揮發(fā)性有機(jī)廢氣的排放問(wèn)題。

2 家具制造行業(yè)VOCs廢氣處理措施

2.1 吸附處理

對(duì)家具制造行業(yè)的有機(jī)廢氣進(jìn)行吸附處理的主要方式包括：物理吸附和化學(xué)吸附。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)污染物的附著點(diǎn)選擇吸附方法，可應(yīng)用化學(xué)試劑和化學(xué)反應(yīng)對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行選擇性吸附。化學(xué)吸附通常需要?jiǎng)幽埽谝欢ǖ臏囟群蛪毫ο率遣豢赡娴摹？衫糜袡C(jī)物和吸附劑之間的范德華作用原理進(jìn)行有效吸附。而物理吸附是可逆的，在一定條件下可與吸附劑進(jìn)行分離。物理吸附能夠完全去除低溫廢氣中的低濃度有機(jī)污染物。例如，使用活性炭來(lái)吸收家具制造過(guò)程中產(chǎn)生的有機(jī)二甲苯污染物，在低溫環(huán)境下其吸收效率可達(dá)到99%以上。

用于吸附的物質(zhì)稱為吸附劑，吸附劑的作用是十分重要的。吸附劑在進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的脫附后還能夠有效實(shí)現(xiàn)循環(huán)再利用，在進(jìn)行相對(duì)應(yīng)的選擇時(shí)，其必須具有吸附容量大、熱穩(wěn)定性高、成本相對(duì)較低、易于再生等優(yōu)點(diǎn)[3]。而吸附法主要用于相關(guān)低濃度揮發(fā)性有機(jī)物的去除，其效率可達(dá)90%。吸附工藝使用相對(duì)簡(jiǎn)單，工藝成熟，然而，在實(shí)踐過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)高溫?zé)狳c(diǎn)，存在安全風(fēng)險(xiǎn)。因此，高揮發(fā)性有機(jī)化合物濃度的氣體在被吸附之前必須被冷凝。同時(shí)，要處理的揮發(fā)性有機(jī)化合物的濕度必須低，解吸和脫附產(chǎn)生的氣體必須進(jìn)行回收，其中，解吸技術(shù)包括熱再生、真空再生、微波和超聲波再生等。

2.2 冷凝法

廢氣中存在的一些有機(jī)物具有相對(duì)較低的沸點(diǎn)，在低溫環(huán)境下，它會(huì)以液體的形式保留在冷凝器中，從而達(dá)到去除相關(guān)有機(jī)物的目的。該方法主要的適用范圍是低于100 ℃的加工溫度。而高濃度的有機(jī)廢氣最適合在提取過(guò)程中采取回收有機(jī)溶劑的方式。冷凝法的具體工藝是，將揮發(fā)性有機(jī)化合物和空氣在不同的溫度以及飽和蒸汽壓下進(jìn)行冷卻或加壓，進(jìn)一步從相關(guān)廢氣中有效分離揮發(fā)性有機(jī)化合物。在實(shí)際回收過(guò)程中，應(yīng)根據(jù)揮發(fā)性有機(jī)化合物的組成、含量和回收率來(lái)有效選擇相對(duì)應(yīng)的實(shí)際冷凝法。

當(dāng)冷凝工藝用于處理約60 ℃的揮發(fā)性有機(jī)化合物時(shí)，效率需保持在80%～90%之間，這樣可獲得非常高的凈化效率。在使用單一的冷凝工藝時(shí)，需要較低的溫度，較大運(yùn)行成本和較高的能耗等，因此，在實(shí)際應(yīng)用中為了有效降低成本通常會(huì)結(jié)合燃燒、吸附等其他技術(shù)，既有效降低了加工設(shè)備的成本、操作成本，而且還顯著提高了處理效率，同時(shí)也可以回收高濃度汽油。在實(shí)際處理過(guò)程中，高濃度廢氣的初始冷凝主要是在相對(duì)應(yīng)的低溫以及室溫下進(jìn)行的，再通過(guò)催化燃燒或吸附進(jìn)行的二次處理，進(jìn)而有效降低了相關(guān)處理裝置的負(fù)荷，同時(shí)還在一定程度上明顯降低了相對(duì)應(yīng)的處理成本[4]。為了能在生產(chǎn)實(shí)踐過(guò)程中有效回收低濃度廢氣，可通過(guò)吸附將高濃度廢氣引入冷凝器，再使用冷凝器回收相對(duì)應(yīng)的有機(jī)廢氣。

2.3 燃燒法

可燃和高濃度的有機(jī)廢氣可通過(guò)直接燃燒進(jìn)行處理。該方法一般適用于石油煉制和焦炭等行業(yè)的有機(jī)廢氣處理。例如，焦化行業(yè)的機(jī)械化焦?fàn)t產(chǎn)生的原始?xì)怏w，可在排氣管頂部配備點(diǎn)火裝置從而將其燒掉。在家具制造行業(yè)中也可以通過(guò)這一方法對(duì)廢氣進(jìn)行處理，如氣態(tài)有機(jī)廢物可以在一定溫度下進(jìn)行有效分解或轉(zhuǎn)化，然后通過(guò)高溫燃燒裝置進(jìn)行處理，其反應(yīng)速度快，能耗低，效率高，處理效率可達(dá)到95%以上。由于是在低溫下燃燒，氮氧化物和二氧化碳的排放量相對(duì)也很低。需要注意的是，在去除低濃度的有機(jī)廢氣時(shí)，為了能有效提高熱利用效率和降低運(yùn)行成本，不建議直接使用燃燒法。

2.4 生物法

隨著當(dāng)前生物去污技術(shù)研究的不斷深入，生物學(xué)逐漸成熟。綠色環(huán)保、運(yùn)行成本低、設(shè)備簡(jiǎn)單、投資少、處置過(guò)程無(wú)二次污染等生物技術(shù)層出不窮。并且，填料和生物填料的品種也在不斷創(chuàng)新，生物將是未來(lái)治理VOC的主要技術(shù)之一。用生物法進(jìn)行揮發(fā)性有機(jī)化合物的降解率相對(duì)較低，在處理低濃度廢氣時(shí)才經(jīng)濟(jì)適用。此外，每種生物菌的消化能力相對(duì)來(lái)說(shuō)非常專一，只有通過(guò)可降解的有機(jī)物才能實(shí)現(xiàn)相對(duì)應(yīng)的生物有效措施，因此用生物法處理?yè)]發(fā)性有機(jī)物相對(duì)來(lái)說(shuō)較差。

生物法根據(jù)操作方法的不同，主要分為下幾種方法。相對(duì)應(yīng)的生物洗滌床可用于有效處理高濃度、代謝緩慢和可溶性的廢氣；生物過(guò)濾床適用于處理低濃度和高空氣含量的廢氣；生物滴濾床適用于處理相對(duì)最重的廢氣，并且是可生物降解的，其大多數(shù)產(chǎn)物都是酸性物質(zhì)，從而不會(huì)對(duì)環(huán)境造成太大危害。

2.5 光催化凈化技術(shù)

該技術(shù)是指將揮發(fā)性有機(jī)物、有機(jī)污染物通過(guò)催化劑的氧化作用吸附在催化劑表面。在實(shí)踐過(guò)程中，通過(guò)相對(duì)應(yīng)的光催化氧化可以在一定程度上將相關(guān)污染物完全分解成水和二氧化碳等。但實(shí)際過(guò)程中，光子效率以及反應(yīng)相對(duì)緩慢在一定程度上限制了該技術(shù)的應(yīng)用范圍。在某些情況下，微波和電被用來(lái)分解揮發(fā)性有機(jī)化合物，而化學(xué)和超聲波等耦合技術(shù)也可以在一定程度上有效改善光催化氧化過(guò)程，從而提高相對(duì)應(yīng)的光催化過(guò)程反應(yīng)速率。光催化氧化在處理低濃度揮發(fā)性有機(jī)化合物相對(duì)來(lái)說(shuō)更有效，但截至目前，這項(xiàng)技術(shù)還沒(méi)有在工業(yè)行業(yè)進(jìn)行廣泛推廣。

3 結(jié)論

（1）對(duì)現(xiàn)有的單一光解處理單元進(jìn)行改造，以進(jìn)一步有效結(jié)合其他技術(shù)協(xié)調(diào)進(jìn)行對(duì)VOC的處理，從而提高相關(guān)處理效率，減少二次污染，例如，將光解與光催化、光解與臭氧催化劑相結(jié)合。（2）家具企業(yè)在不影響生產(chǎn)的情況下，應(yīng)有效利用廢氣收集系統(tǒng)或?qū)⒓揖呒猩a(chǎn)，可根據(jù)車(chē)間的生產(chǎn)工藝，將集氣管關(guān)閉、封閉、堵塞以及誘導(dǎo)廢物，進(jìn)而有效提高車(chē)間氣體收集的效率，減少相關(guān)揮發(fā)性有機(jī)化合物的無(wú)組織揮發(fā)。