關于揮發性有機廢氣治理技術的發展探討

張仲芳 汪海鵬 李芙榮

1.浙江沐宸生態科技有限公司；2.浙江冶金環境保護設計研究有限公司；3.浙江博世華環保科技有限公司

1 引言

在現代化工業生產過程中，石化、化工、工業涂裝和包裝印刷等行業生產過程中均會產生揮發性有機廢氣。揮發性有機廢氣組分復雜，治理技術多樣，適用性差異大，對于有機廢氣治理技術的選擇和系統匹配性要求高。現階段，各類企業針對揮發性有機廢氣采用的末端治理技術主要有：吸附法、冷凝法、燃燒法、膜分離法、生物處理法等。利用這些方法可以對有機廢氣進行有效地分離、吸附、清除。

2 關于揮發性有機廢氣的概述

2.1 揮發性有機廢氣的定義和概況

一般而言，在室溫條件下，飽和氣壓為133Pa，沸點在50℃～260℃的具備揮發特性的有機物產生的氣體，我們稱之為揮發性有機廢氣。這種揮發性有機廢氣主要由氨、硫化物、烴類、醛類等物質構成。在所有組成揮發性有機廢氣的物質中，甲醛是最為人熟知的一種[1]。依照世界衛生組織的標準來對其進行定義的話，大多數的揮發性廢氣都相對較容易溶于有機溶劑，同時不溶于水。但在這些有機廢氣中還存在一個例外情況，即甲醛，甲醛極易溶于水。因此，在大部分情況下空氣中的揮發性有機廢氣的濃度都不是很高。然而因為其共同存在時具備難以掌控的聯合作用，所以對其治理工作的開展并不順利。

2.2 揮發性有機廢氣產生的各種危害

當前環境下，多種復合形成的揮發性性有機廢氣由汽車尾氣，工業化工生產，企業家具制造等多種方式產生。依據科學統計，城市的揮發性有機廢棄濃度往往在傍晚或清晨達到頂峰，假若在氣溫較低的冬季其消退時間將會大大延長。其中的有害物質，對于習慣早晚鍛煉或散步的行人將會形成嚴重危害。短時間接觸可能沒有不良癥狀或出胸悶，氣短等輕微癥狀。長時間的吸收揮發性有機廢氣極易引發肺部炎癥和呼吸道感染等癥狀的出現。而對于原本具有肺部障礙的人員來說極有可能加劇病狀產生，嚴重情況下可能危及個人生命。揮發性有機廢氣將會對人們生活環境造成巨大影響，極大地威脅著人們的生命健康，需要即可采取相關措施進行處理。

3 對于揮發性有機廢氣的治理現況

揮發性有機廢氣是較為尋常的大氣污染物，在對其進行治理的過程中，為了確保良好的治理成果，同時有效控制經濟成本，通常在治理時采取與其余污染物共同進行治理的方法。這就要求在設計治理方案的時候，需要加強對聯合治理方法的考量，對其他種類污染源的治理技術也要進行研究。目前而言，對于揮發性有機廢氣的治理，采取多措并舉的方式和積極處理的態度有效處理揮發性有機廢棄的排放。但當前的基本事實是在化工、石油等領域，目前仍缺乏全面、完善的清潔生產技術系統，同時由于這些行業和領域的各種生產設備的升級、創新等都沒有與新型技術結合，有機廢氣的產生和排放等問題也就持續擱淺。除此以外，還存在一部分企業因為考慮到成產成本問題，為了追求更高的經濟效益，而對污染問題、污染管理制度等視而不見，違規進行工業生產、廢氣的排放等，時至今日這些情況都時有發生，并且屢禁不止。

目前廣泛采用的揮發性有機廢氣治理技術有：吸附法、冷凝法、燃燒法、膜分離法、生物處理法等。在實際進行應用的過程中都存在相當程度的局限性，尤其是對于大風量或者濃度比較低的揮發性廢氣效果不是非常理想。有鑒于此，目前的廢氣治理技術顯然還不足以滿足日常生產和生活的需要，這就需要對有機廢氣治理技術進行進一步的研究和學習，對于該項技術較為成熟的國家和地區積極進行技術的引進，對于揮發性有機廢氣治理體系的建立要積極進行促進和加強，努力改善廢氣治理狀況不佳的現狀。

4 揮發性有機廢氣治理技術的發展狀況與實際應用

4.1 吸附處理技術

在揮發性有機廢氣的治理過程中，吸附處理技術是比較常用的幾種處理技術之一。這種技術主要是利用多孔固體吸附劑來對流體混合物展開處理，進而使得流體混合物中的一種或者數種特定的揮發性廢氣可以在固體吸附劑上被吸收出來，進而實現最初將揮發性廢氣進行分離的目標。再接著使用適合的技術手段對完成了分離的廢氣進行凈化。這種方法的使用，通常是對于大流量低濃度的揮發性有機廢氣進行處理，其優勢在于擁有較高的去污效率，處理過程較為簡便操作比較容易，同時一次操作不會造成二次污染；但是這種方法同樣存在其自身的局限性，即因為固體吸附劑的吸附能力存在一定的上限，同時固體吸附劑在作業的過程中，如果受到污染物中部分雜質地污染，非常容易導致自身的吸附能力受到損壞甚至完全喪失吸附能力。因此，在這些技術選擇和使用的過程中，適合的固體吸附劑的選取非常重要，在以往的實踐經驗中已然可以發現，使用臭氧或者氧化鐵等物質處理完成的活性炭，在吸附能力上相比較其他的吸附劑擁有更好地吸附效果。

4.2 冷凝處理方法

在揮發性有機廢氣的處理方法的選擇上，還存在一種常用的處理技術，即冷凝處理法。已知揮發性有機廢氣在不同的溫度，不同的壓強或者不同的環境條件、種類下會表現出不同的性質與特點，冷凝處理法就是利用這些揮發性有機廢氣在不同條件下的變化來對其進行降溫操作[4]。在完成降溫處理以后，可以使本來處在氣態的污染物凝結成為液態或者流體狀態，然后再對已經變成液態的揮發性有機廢氣進行分離處理。這種冷凝的處理方法的優勢在于，所需要準備的設備成本較為低廉，同時分離處理的效果也較為明顯。然而，這種方法也存在著一定程度的弊端，即對于成分組成比較多的揮發性有機廢氣，需要進行多種低溫狀態地制造，想要保持住這些低溫的狀態，需要較高的技術水平，對于處理技術是一個比較大的考驗。所以，冷凝處理技術通常作為催化燃燒法或是吸附處理技術的前置處理技術，與其余技術結合起來進行使用。

4.3 燃燒處理法

4.3.1 蓄熱式催化燃燒技術（RCO）

同樣作為比較常用的揮發性有機廢氣處理辦法，催化燃燒處理法（RCO）即是在溫度比較低的情況下，利用含有催化作用的催化劑，對揮發性有機廢氣中存在的部分可以燃燒的成分進行催化燃燒，然后使得這一部分廢氣氧化分解，進而對揮發性有機廢氣的排放量產生相當程度地減少。這種催化燃燒處理技術的優勢在于，其自身具有相當高的安全性，同時還可以顯著減少有害氣體及其生成。然而這種方法也存在其自身的局限性，即對于催化劑的選擇有著十分苛刻嚴格地要求，在揮發性有機廢氣中，還會存在部分廢氣對催化劑的使用產生不同程度的負面影響。所以，在選擇這種催化燃燒處理辦法對揮發性有機廢氣進行處理之前，還應當對廢氣先進行一次前期的預處理，這種預處理可以使用更為安全的吸附處理技術進行，在完成吸附處理之后，即可以使用催化燃燒技術進行進一步的處理。

4.3.2 蓄熱式熱力焚燒技術（RTO）

除此之外，還存在另一種常見的燃燒法，即蓄熱式熱力焚燒技術（RTO），這項技術是將有機廢氣先利用蓄熱室預熱，再投入氧化室之中，逐漸將溫度提升至800℃左右，使得有機廢氣中的VOCs 氧化分解生成水以及二氧化碳。再經由另外一個蓄熱室將氧化后的高溫氣體進行處理，最終將其排出RTO 系統。整個過程構成有效循環，所有的蓄熱室都在排出和輸入有機廢氣雙模式下轉換，按實際需要的情況進行時間的切換。

4.4 膜分離法

還存在一種相對而言使用頻率較低的揮發性有機廢氣分離和處理辦法，即膜分離法。膜分離法的具體操作理念即在壓力的作用力下，廢氣中的不同成分在膜結構中會出現不同的吸附能力，利用這種吸附能力不同的特點，可以對揮發性有機廢氣展開分離操作。當有機廢氣與膜產生接觸以后，其中的有機物可以順利透過膜，而其他組分則不能透過膜，這就實現了廢氣的分離操作。在具體使用的過程中，應當在進料側施加一定的壓力，使得產生比較穩定的壓力差，進而為整個滲透過程供給足夠的壓力，讓分離操作可以正常、穩定地進行。

4.5 生物處理方法

生物處理法是一種相對較為新興的揮發性有機廢氣處理方法。該種處理方法是利用有機生物降解的過程對揮發性有機廢氣展開處理，具有非常顯著的時代創新性。這種廢氣處理方法經過了發明之初到近些年的持續發展，已經展現出了較為明朗的廣闊前景。這些新興技術主要展現在微生物對于各種各樣的污染物的強大適應性，微生物可以在揮發性有機廢氣中進行生存，同時其新陳代謝活動可以引發揮發性有機廢氣的降解，這種生物處理法優勢非常明顯：安全系數高，操作過程簡單易懂，不會造成二次污染，同時選擇生物處理還節省了大量的設備購置費用，也避免了后期的設備修繕和維護等支出，致使整個廢氣處理過程變得清潔、高效、經濟。

在實際清潔過程中，還可以將復合生物酶與活性炭吸附的方法相互結合。即利用活性炭和生物酶對要進行處理的有機廢氣進行降解。比較常見的預處理方案是活性炭和復合生物酶，同時使用兩種處理法可以顯著減少活性炭的用量產生，相對于只使用活性炭造成的大規模用地等方法優勢顯著，還可以對活性炭治理效率低下的問題產生明顯改良。

除以上幾種廢氣處理技術以外，揮發性有機廢氣處理技術還包含膜基吸收法、光催化處理法、低溫等離子處理技術、納米材料凈化技術等仍然處在不斷完善過程中的相關技術，這些各種各樣的新興技術，以及這些技術自身的優勢和對于揮發性有機廢氣的處理效果，正在不斷對世界各地的研究者、學者們產生吸引和影響，使得所有的工作者們為新型的技術不斷努力。

5 結束語

綜上所述，揮發性有機廢氣對于自然生態環境的危害是顯而易見的，同時在我們生產生活的環境埋下了隱患。如今，距離人們意識到揮發性有機廢氣的危害已經過了很多年，對于揮發性有機廢氣的治理技術也有了許多的突破和進展，治理技術正在不斷完善，但依然存在著許多需要改進的地方。所以，為了實現人類社會高效、健康、持續地發展，揮發性有機廢氣的處理工作和環境治理工作需要不斷加強，從而建設更加美好的人類生存環境。