有機廢氣處理工藝的探討及處理效果的評價

宋媛媛

（廣州市怡地環保有限公司，廣東 廣州 510530）

有機廢氣末端治理技術的選擇除需考慮治理對象的污染成分、濃度和風量外，還需參考國家、行業政策要求，以及當地生態環境主管部門的具體要求。

1 處理技術選擇

廢氣處理技術的選擇不僅要根據處理對象的實際情況，如廢氣污染物成分、濃度、風量大小、是否具有回收利用價值等方面，還應考慮相關政策文件的要求，對于有收集效率或處理效率具體要求的行業，還應滿足相關指標要求。目前，針對不同行業有機廢氣末端治理技術，國家和部分省市都陸續發布了可行性技術指南，如國家生態環境部大氣環境司和四川省都發布了針對石化、現代煤化工、制藥、農藥、焦化、汽車整車制造、家具制造等14個行業的揮發性有機物治理實用手冊，廣東省也發布了針對家具制造、制鞋、印刷和表面涂裝等重點行業的廢氣治理技術指南文件。

實用的VOCs末端治理技術很多，主要包括吸附、燃燒（高溫焚燒和催化燃燒）、吸收、冷凝、生物處理及其組合技術[1]。各項技術應用場景和處理對象均有所不同，以下將著重介紹冷凝回收、水吸收和吸附處理技術。

2 主流處理技術評價

2.1 冷凝回收處理工藝及效果評價

冷凝回收處理技術主要應用于制藥、農藥、化工等行業，針對具有高回收利用價值的揮發性有機物，如廢氣成分不同沸點和蒸氣壓不同的特點，宜采用低溫冷凝工藝進行回收處理。其實質是在低溫環境下處理廢氣，有機溶媒不同組分的飽和蒸氣壓不斷下降進而冷凝成為具有可回收利用價值的液體[2]。冷凝回收處理工藝具有操作簡便、流程少、成本低的優勢，有助于實現溶劑回收、提升資源利用率的目的。此項技術取決于冷媒的溫度、供應量以及有機廢氣中單項物質的飽和蒸氣壓等因素，冷媒溫度不夠或供應量不足均可導致揮發性有機物冷凝效率未達預期，冷媒溫度過低則易出現結霜現象。

選擇冷凝回收技術，需預先根據工藝特點、氣體溫度核算擬處理VOCs的產生量和廢氣流量，并定量核算揮發性有機氣體中單項物質的回收效率[3]。冷凝回收技術處理有機廢氣適用于回收高沸點、高濃度的有機廢氣，且低溫下吸附處理VOCs氣體，安全性高。但是，由于冷凝凈化效率受冷凝溫度的限制，單一冷凝要達標需要很低的冷凝溫度，因此能耗高、運行成本大。廢氣中有機物含量較低的情況下，回收效果及廢氣處理效能大幅度縮減，不適宜使用[4]。因此，在工業有機廢氣治理中，通常將冷凝回收與吸附處理結合使用，以確保VOCs的達標排放。

2.2 吸附處理工藝及效果評價

吸附處理工藝有兩種類型，分別為物理吸附和化學吸附，物理吸附由范德華力延伸而來，吸附與氣體液化類似。化學吸附是指吸附劑表面凝聚吸附物質，并且形成化學鍵，選擇性強不易脫附，其吸附熱與反應熱相似，所以通常更多的選擇物理吸附處理廢氣[5]。

常用的吸附技術包括固定床吸附系統、旋轉式吸附系統，均具有初設成本低，適合多種污染物等特點，并且適用于低濃度、大風量的廢氣處理。也比較適用于污染物濃度較低、間斷性生產的生產線。比較常用的吸附材料有活性炭、沸石、活性炭/活性炭纖維等。活性炭材料的投資成本較沸石轉輪低、吸附效果優于活性炭/活性炭纖維，行業適應性更好。

工業應用上，從經濟可行的角度考量，針對整車制造噴漆間低濃度（VOCs＜200 mg/m3）、大風量（1 000～60 000 m3/h）有機廢氣可采用吸附處理技術，并搭配在線脫附催化燃燒技術，實現廢氣污染物的排放達標。化學原料制造行業，前端采用冷凝回收以降低進入廢氣處理系統的VOCs濃度和溫度（＜40 ℃），可確保VOCs整體處理效率和污染物的排放達標。

2.3 水吸收處理工藝及效果評價

對于具有水溶性的有機廢氣，可以選擇水吸收法進行處理。該工藝效能的發揮是以物理、化學吸收為條件，工藝簡單、設備費用低，對水溶性有機廢氣處理效果佳，不受高沸點物質的影響，且無耗材處理問題。水吸收處理工藝的理論基礎是雙膜理論，氣膜和液膜存在于氣相側和液相側中，廢氣吸收過程中受到膜物質影響，有機物質的吸收會產生一定阻力，吸收氣體由兩個膜傳遞后，液相物質不斷被吸收，最終達到氣液一致目標，通過分析和計算獲取吸附用水量數值[6]。

采用水吸收工藝處理有機廢氣過程中，不同范疇下產生的數值不盡相同，需要根據公式逐一計算，以確定最佳吸收標準。水溫在9 ℃左右時，可以吸收可溶性較強的有機物質，在水濃度均衡其間排放，各項指標與預期標準相符，可提高有機廢氣處理水平[7]。實踐結果表明，有機廢氣規格相同前提下，相對于冷凝回收處理工藝，水吸收處理工藝效能更強，能夠降低排放期間廢氣中有機溶媒濃度，也就是說水吸收法對廢氣的處理質量高于冷凝回收處理工藝。隨著吸附過程的進展，水相中有機溶媒濃度的增加，吸附曲線會趨于平緩，因耗水量較大，廢水排放量就大，造成污染物轉移。同時填料吸收塔易堵塞，存在設備腐蝕的問題。因此，需結合實際需要，謹慎選擇此處理工藝。

3 結論

綜上所述，企業對新建治污設施或現有治污設施進行改造時，應根據排放廢氣的濃度、組分、風量、溫度、濕度、壓力，以及生產工況等，合理選擇末端治理技術。為確保廢氣污染物排放達標，且受污染物排放總量管制限制，企業可結合自身特點，采用多種技術的組合工藝，提高VOCs治理效率，并規范工程設計。采用吸附處理工藝的，應滿足《吸附法工業有機廢氣治理工程技術規范》的要求。

此外，企業應正確執行國家、地方與行業相關治理政策的要求，不斷更新完善治理技術，淘汰落后處理工藝，提高VOCs治理的精準性、針對性和有效性。同時加強企業運行管理，系統梳理VOCs排放的主要環節和工序，建立管理臺賬，記錄廢氣治理設施運行的關鍵參數，并做好記錄保存。

VOCs廢氣治理已成為現階段最主要的廢氣污染之一，企業作為廢氣污染物的產生方，應責無旁貸加強廢氣的收集治理，以期達到經濟效益、生態環境效益和社會效益的相統一。