大氣環境中揮發性有機廢氣治理技術略論

溫文婷

（東莞市生態環保研究院有限公司 廣東東莞 523000）

引言

揮發性有機廢氣是一種常見的有害氣體，對人體的健康有著重要的影響，一般情況下，揮發性有機廢氣沸點的在50℃-250℃，飽和蒸氣壓超過133.32Pa，主要是以蒸氣的方式而存在的揮發性有機氣體（VOCs）。根據 《揮發性有機物無組織排放控制標準》（GB 37822-2019），揮發性有機物是指參與大氣光化學反應的有機化合物，或者根據有關規定確定的有機化合物。按有機氣體的化學結構不同，揮發性的有害氣體主要分為烷類、芳烴類、烯類等八大類，它們大多具有致畸致癌性的特征。有機廢氣中的有害氣體顯著的特征就是污染來源多、傳播范圍廣，對環境的污染較為嚴重，對人的身體傷害與生產活動危害比較大，影響著社會的可持續發展。

1 大氣環境中揮發性有機廢氣給人體健康帶來的危害

1.1 室內危害

室內有機廢氣的產生與來源主要是以家具、建筑裝飾物、防水涂料、乳膠漆等散發產生的揮發性有害氣體（主要以含苯、含氨化合物氣體為主），影響人們的身體健康，在室內有限的空間內出現有機廢氣濃度超標，導致處在室內環境中的人產生流淚、惡心、頭暈、嘔吐、四肢乏力、呼吸困難、昏迷等現象，嚴重時導致人的記憶力下降、抽搐或者昏迷等現象。[1]如果室內排放的甲醛有害氣體具有隱蔽性、潛伏性、長期性等特點，如果人長時間在低濃度的有機廢氣環境中活動，容易造成內部臟器發生病變，會嚴重損傷人體的肝腎和神經系統，引起喉癌、鼻癌等病變，給人的生命安全帶來影響。

1.2 室外危害

（1）直接危害

揮發性有機廢氣與大氣中的顆粒結合在一起，直接對環境造成了極大的危害，對人體健康的影響和植物生長方面的影響。如果大氣中存在的有機廢氣過多，就容易產生霧霾、PM2.5 增加、空氣質量變差等，人長期在這種環境下活動，呼入的有害氣體就會對身體造成危害。而且在自然環境中，揮發性有機物在太陽光的作用下，發生光化學反應，形成有害的氣體，容易對人的身體造成傷害，如果這些物質在人體內沉積，容易引起體內的臟器病變，是造成癌癥產生的重要原因之一，嚴重影響著人體健康與生存，進而影響著人們的生活質量。如果揮發性有機物在大氣中含量增加，導致大氣中的硫化物和氟化物的含量上升，容易產生酸雨等情況，而且大氣中的污染物超標，植物在進行光合作用時，容易將有害氣體吸入，對植物產生直接危害，導致農作物絕收或者產量下降，嚴重時也會影響農產品的質量。大氣中的揮發性有機物低濃度污染也容易導致植物慢性病變，如果人或者其他動物食用后，容易導致體內污染物含量超標，從而影響著人體健康的發展。

（2）間接危害

揮發性有機廢氣的間接危害主要是對氣候環境造成的影響，從而影響著整個自然界的環境，人在吸入有害氣體時，容易對人的健康帶來危害。而且大氣環境中揮發性有機物的增加，容易導致溫室效應，造成全球的溫度上升、冰川融化、海平面上升，淹沒土地，導致空氣質量變差、變得渾濁，陽光被大氣中的煙塵微粒遮擋，使得地面光照輻射減少，動植物吸收不到足夠的陽光，影響動植物生長，造成農作物減產。[2]同時，一些揮發性有機物在陽光紫外線的作用下，會發生化學反應，形成光化學煙霧，減少了農作物的光輻射，影響著植物的光合作用，導致植物、農產品的質量下降，從而間接的影響著人類的生存。另外，大氣環境中的微粒具有水汽凝結核的作用，在風力作用下，導致不同區域的降水量發生變化，容易造成洪災、強降雨惡劣天氣發生，改變氣候環境，對人類的生存環境造成威脅。

2 大氣環境中揮發性有機廢氣治理需要從源頭上防控

2.1 工業生產過程中的源頭防控

工業生產帶來的揮發性有機廢氣一直是嚴重的污染氣體之一，是大氣污染中廢氣來源的重要源頭之一，而且工業生產排放的有機廢氣成分含量復雜、容易造成酸雨、PM2.5 增加、霧霾現象等等，給地球上的動植物生存環境帶來嚴重威脅，由于工業生產中帶有多種污染性的有機廢氣，在大氣環境中與水蒸氣發生化學反應，還會造成更嚴重的大氣污染。工業源主要包括石油化工生產、煤炭加工生產等行業，在生成過程中產生大量的VOCs 原料的生產行業，油類（燃油、溶劑等）儲存、運輸和銷售過程也是產生有機廢氣的重要來源之一，以及在一些涂裝、印刷、膠合板生產等行業。

從源頭上采取控制措施，可以最大限度降低有機廢氣的產生，需要采用多種途徑進行控制。首先，鼓勵企業采用先進的技術、工藝，使用符合產業政策要求的生產設備、原料和工藝，將清潔能源應用于企業生產中。[3]針對石油化工生產、煤炭加工生產等容易產生VOCs 原料的生產行業，做好密閉性控制與管理，針對油類（燃油、溶劑等）儲存、運輸和銷售過程，儲油庫、加油站和油罐車宜配備相應的油氣收集系統，控制廢氣的排放，儲油庫、加油站宜配備相應的油氣回收裝置，避免廢氣排放到大氣中，油類（燃油、溶劑等）儲罐宜采用高效密封的浮頂罐，做好密閉防控管理措施，針對生產涂料、油墨、膠粘劑、清洗劑等含VOCs 產品的企業，所生產的產品要符合VOCs 含量限值要求；針對涂裝、印刷、行業等使用含VOCs 原料的企業，鼓勵使用低揮發性含量原料，替代高揮發性含量原料。

2.2 做好揮發性有機廢氣的監測

為提高空氣質量，生態環境部門要加大對工業企業廢氣排放進行監督檢查，積極引導企業展開生產過程中的揮發性有機廢氣監測，做好日常揮發性有機廢氣的監測記錄，并完善相關的管理制度，保證企業日常生產的廢氣處理設備、儀器能正常的運行，便于生態環境管理部門能及時對企業的環保措施進行查詢。同時，生態環境部門也要實時對大氣中的揮發性有機廢氣進行監測。結合當前環境保護與相關法律規定的要求，生態環境管理部門需要不斷完善管理制度和監管，充分利用大數據系統對環境污染數據進行處理，及時發現大氣污染點的位置。并針對當前國家環境保護的要求，要求企業改進落后的的廢氣處理系統，提高廢氣處理效率，要求企業能夠做到節能減排的目標，加快企業的結構調整，提高大氣環境的質量。

3 大氣環境中揮發性有機廢氣治理需要做好過程治理

3.1 注重工業清潔生產技術的優化

目前，我國工業生產帶來的大氣污染問題，給氣候環境的變化帶來了較為嚴重的影響，加強對企業生產有機廢氣排放的治理，成為政府面臨的主要問題。工業清潔生產技術是將工業生產與環境保護相結合的生產方式，來提高企業的生產效能，減低企業生產廢棄物的排放。

清潔生產技術主要包括降低能源、原料消耗，減少廢物產生量以及采用清潔能源等幾個階段，其核心是從源頭上來控制企業有機廢氣排放，以預防為主，對企業的生產采用全過程的控制，提高企業生產的生態效益，該技術要求企業在產品設計階段，首先需要選擇沒有污染的替代品作為原材料，從源頭上控制企業生產中產生的揮發性有機廢氣，減少廢棄物和有毒氣體的排放量，控制有機廢氣的產生；其次，按照有機廢氣排放管理的要求，結合企業生產環境的要求，控制企業整體生產的要求，減少生產中帶來的有機廢氣排放與環境污染，同時還需要利用最新技術，對在化工生產的過程中，采用自動化、計算機技術對整個生產進行合理的協調與配置，將多種技術融合在一起，采用清潔生產技術，對原料處理過程進行優化，降低原材料與能源消耗，對企業的生產過程進行優化調整，采用綜合性的預防措施，降低企業生產過程中三廢的產生。

3.2 強化企業環保意識

針對一些重點化工企業、鋼鐵企業等，由于生產中產生的有機廢氣較多，需要強化企業的環境保護意識，才能促進企業的發展。首先，要提高企業領導與員工的環境保護意識，對企業生產的每一個環節都要加大對環境保護的意識，并在生產環節投入資金來改進生產工藝，降低生產環節可能造成的環境污染，通過組織企業領導與員工學習新的生產技術，逐步提高企業清潔生產技術水平，促進企業的可持續發展。其次，企業要建立完善的環境保護機制，加大對生產過程中可能產生的有機廢氣等環節進行控制，由專門的管理人員對每一個生產環節進行監督管理，如果發現生產過程中存在有機廢氣、環境污染問題，管理人員需要立即糾正，并做好記錄，同時向上級匯報，要求生產人員糾正生產加工流程。最后，構建綠色環保生產措施，企業要結合實際生產的要求，對環境保護設施建設與環保管理進行合理地設置，并及時加強與政府環保部門溝通與交流，加強對企業的生產技術進行改造，并以節能環保為目標，嚴格按照國家的標準與要求對生產流程與生產設備進行管理，企業管理部門要在生產流程中容易產生的有機廢氣安裝廢氣處理裝置，并設置專門的工作人員進行督查，配備救援人員與器材，降低企業生產過程中，可能產生的有機廢氣污染問題，同時企業還需要不斷的開發新的清潔技術，開發環保新產品，提高企業的生產質量。

3.3 企業做好生產裝置的排查

為了保證企業的生產安全，要進一步優化和改進生產技術，合理的應用先進的技術來改進企業的生產，加強對先進清潔生產技術以及新能源應用技術的研究，定期采用專業設備對企業的生產裝置的安全性能進行檢查，防止企業在生產過程中可能出現的泄漏問題，根據企業生產的要求，做好企業生產裝置的日常維護與管理工作，及時更換設備的破損元件，還需要做好定期巡查工作，并對檢測結果做好登記工作，以保證企業生產的安全。

4 大氣環境中揮發性有機廢氣治理需要做好末端治理

4.1 吸附技術在有機廢氣處理中的應用

吸附法主要采用吸附劑對有機廢氣進行吸附，通過吸附劑將有機廢氣分離處理，該技術采用吸收和清除揮發性有機物的方法來凈化空氣，在具體處理的過程中，排氣裝置將揮發性有機廢氣噴入過濾器，廢氣在經過過濾器時，對廢氣進行吸附處理，并釋放出處理后的空氣。

（1）直接吸附處理技術

這是一種比較常用的廢氣處理技術，它采用高品質的吸附劑對廢氣中的揮發性的有機廢氣進行吸附處理，這種方法對廢氣的處理效果可以到達90%以上，對吸收有機廢氣具有十分重要的作用。直接吸附廢氣處理方法的優勢比較突出，有機廢氣處理設備簡便，投資成本低，很多企業都采用這種技術來處理有機廢氣，對濃度比較低、揮發性的有機廢氣處理十分有效，應用范圍十分廣泛，處理有機廢氣效率也比較好，在企業的廢氣治理中十分有效。但是，采用這種有機廢氣處理技術使用后，已經飽和的吸附材料無法再生使用，如果處理不當，容易造成環境污染。只有工作人員定期對吸附材料進行檢查，發現吸附材料失效后，及時更換吸附材料，才能保證有機廢氣的處理效果。

（2）吸附回收技術

這種處理技術與直接處理技術不同，在吸附原理與方法上存在著明顯的差異，主要是采用多孔物質對揮發性有機廢氣吸附，降低有機廢氣的含量。一般情況下主要采用活性炭作為多孔吸附物質，活性炭的吸附能力強，成本低，在吸附劑吸附飽和后經過凈化處理后，可以循環使用，使得多孔循環吸附劑可以循環利用，不僅能降低企業的廢氣處理成本，提高了吸附劑的利用效率，但是在實際處理的過程中，采用蒸發處理技術容易導致部分吸附的有機廢氣被重新吹出，造成環境污染，這就需要將吸附飽和的吸附劑進行冷凝處理，使吸附的有機廢氣轉化液體后，進行回收處理。[4]采用吸附回收技術處理方法的工藝比較復雜，在實際處理的過程中，需要大量的能源，對能源的消耗也比較大，成本較高，而且多孔吸附物質的提純度不夠高，還需要將其他方法綜合在一起使用。

4.2 冷凝技術

由于有機廢氣中還有多種成分，冷凝處理方法是揮發性有機廢氣處理中常用的一種處理技術，通過對揮發性有機廢氣進行成功降溫處理之后，將污染物中的有機廢氣轉化為液態或者流體狀態，然后對轉化為液體或者流體狀態的有機廢氣進行回收。冷凝處理技術對揮發性有機廢氣處理的最大優勢就是廢氣處理的綜合成本比較低、對有機廢氣分離的效果比較好，適用于廢氣濃度比較高、成分比較復雜的有機廢氣處理。例如，對于一些成分復雜、揮發性的有機廢氣，采用冷凝處理時，需要開展多次低溫處理，分步驟、分批次的對不同低溫狀態的廢氣進行處理，處理的成本較高，還有些廢氣的處理需要專門的設備，使得企業的有機廢氣處理的成本增高。當前，冷凝處理技術對揮發性有機廢氣處理中的應用，主要是作為吸附處理技術或者燃燒處理技術的前置處理技術，以更好的對廢氣進行分離，同時，這種方法需要與其他處理技術融合在一起進行合理使用，才能提高揮發性有機廢氣的處理效率，這樣才能夠最大程度發揮出它的價值作用。

4.3 銷毀技術

（1）催化燃燒處理技術

催化燃燒處理技術是一種常用的有機廢氣處理技術，主要是在低溫的狀態下，采用催化劑對揮發性的有機廢氣進行燃燒處理，從而能有效地對企業生產過程中產生的廢氣進行凈化處理，催化燃燒處理技術主要應用于化工行業、噴漆行業以及涂料生產等企業生產中，催化燃燒處理設備一般都需要比較專業性的設備，主要由預熱裝置、催化燃燒裝置等設備構成，在催化燃燒的過程中，要求不能產生二次污染，催化劑一般可以利用氧化鋁，但由于這種貴金屬催化劑成本較高，在具體的應用中，逐漸采用其他催化劑代替，也能提高廢氣的處理效果，同時還能降低企業廢氣處理的成本。目前，我國已經采用稀土型催化劑已經得到了廣泛的應用，由于揮發性有機廢氣在高溫下與空氣混合，容易產生爆炸，這需要關注燃燒的安全問題，在使用催化燃燒凈化處理技術來處理有機廢氣時，需要嚴格控制有機物與空氣的混合比，將配比控制在爆炸極限的下限，提高廢氣處理的安全性。

（2）吸附濃縮催化燃燒處理技術

這種技術主要將吸附處理技術與催化燃燒技術綜合在一起，對有機廢氣進行燃燒控制處理，對提高廢氣處理的效果十分有效。它主要是通過利用多孔吸附劑對揮發性有機廢氣進行吸附處理，直到吸附劑吸附失效時，要及時停止設備工作，對吸附劑進行凈化處理后重新利用，可以有效的降低廢氣處理成本，提高企業廢氣的處理效果。而脫附后的揮發性有機廢氣將會被濃縮，加入催化劑后送入到燃燒室，轉化成二氧化碳與水，經過凈化處理后排出。有機廢氣處理的過程中，當揮發性有機廢氣達到一定濃度時，可以采取一定的措施，將其在催化床上進行燃燒處理，降低有機廢氣的濃度與含量，還可以作為活性炭脫附的再生熱量，做到循環利用，在一定程度上可以提高廢氣的處理效率，降低廢氣處理的成本。催化燃燒處理設備主要由凈化主機、引風機和控制系統組成，這種設備的安全性與穩定性比較高，而且操作比較簡便，后期的維護也比較簡單，可以降低企業生產的運行成本。

（3）生物法

生物處理技術屬于一種新型技術。在適宜的環境條件下，利用微生物的氧化代謝作用將廢氣中的有機污染物分解為二氧化碳、水和其他無機物，進而達到有機廢氣降解的目的。[5]微生物將廢氣中的有害物質進行轉化后，廢氣中的氣態污染物首先要經氣相轉移到液相或固體表面進行一系列的處理，直到污染物才在液相或固體表面被微生物吸附降解。生物法包括有生物滴濾法、生物過濾法和生物洗滌法，安全性較高，而且便于操作，不會形成二次污染，主要運行成本低，適用于中低濃度有機廢氣處理。

結語

由于企業揮發性有機廢氣具有多樣化，不同的廢氣還具有不同的化學性質，而且不同企業排放的揮發性有機廢氣濃度不同，在針對廢氣進行治理時，需要結合有機廢氣的性質，選擇有針對性的方法進行處理。為了有效解決社會發展過程中產生的有機廢氣的危害，減少有害氣體對大氣環境的污染，以保證人們的身體健康。這就需要企業創新有機廢氣處理技術，轉變傳統的廢氣處理模式，利用冷凝法、生物處理法等先進的處理技術，對揮發性有機廢氣進行分離清除，降低有機廢氣的危害。