大氣環境中揮發性有機廢氣的治理技術

謝 霞

（江蘇中升太環境技術有限公司，江蘇 蘇州 215000）

揮發性氣體普遍分布于空氣中，其中大部分揮發性有機廢氣均存在較高的毒性，若對其不進行有效治理，則會使人類與動植物的健康受到較大影響。因此，應采取科學、合理的技術對大氣環境內的揮發性有機廢氣進行治理，且應加強對相關治理技術的研究探索。

1 大氣環境中揮發性有機廢氣的危害

1.1 室內危害

室內危害主要體現在污染氣體的濃度超過了安全標準，會使長期處于室內環境的人出現頭暈、惡心、四肢無力等情況，嚴重時還可能發生記憶力衰退、異常抽搐或昏迷等問題，也會給人類的肝臟、腎臟以及神經系統帶來嚴重損傷[1]。

1.2 室外危害

1.2.1 揮發性有機廢氣對人體健康的危害

大氣環境是人類生存發展中不可缺少的重要空間，若大氣中存在較多揮發性有機物質，會使空氣質量嚴重下降，從而產生霧霾天氣。在自然環境下，空氣內的污染物質還會產生光化學反應，從而產生會對人體健康不利的有毒害物質，且隨著時間的不斷推移，會慢慢在人體中沉積，會使人體機能受到損害并發生病變，這對于人體健康是極為不利的。

1.2.2 揮發性有機廢氣對植物的危害

大氣環境內揮發性有機廢氣的增加會使硫化物以及氟化物含量升高，若污染物超出合理標準，便會給植物帶來不良影響，使植物出現病變乃至枯萎死亡。即使是低濃度的大氣環境污染也會使植株出現慢性病變，造成農作物的產量以及質量嚴重降低。

1.2.3 揮發性有機廢氣對氣候的影響

隨著揮發性有機廢氣含量的持續增加，會使空氣逐漸變得污濁，陽光會被大氣內的煙塵顆粒遮住，導致地表光照輻射降低，也會是使動植物的生長發育受到嚴重影響。此外，大氣環境內的微粒還會起到水汽凝聚的效果，會讓降水量慢慢提高，從而使區域的氣候條件發生改變。

2 揮發性有機廢氣的治理技術

2.1 吸附法處理技術

有機廢氣大多源自于工業生產活動以及交通運輸過程，這主要是因為相關工業企業會使用煤炭、石油、天然氣作為燃料。在這種背景下，可采取吸附法減少有機廢氣的排放，實現對大氣環境的有效保護。該技術主要是使用吸附劑吸附大氣中蒸發的揮發性有機廢氣，其具有成本低廉、吸附效率高、工藝發展成熟等優勢，同時又具備較高的經濟效益以及設備效益，比較適合用于環境污染治理。

2.1.1 吸附劑使用效果的影響因素

其主要影響因素是：第一，吸附劑的吸附效果會隨著吸附面積的加大而提高。由于吸附劑表面積和自身孔徑大小、顆粒大小之間存在著緊密聯系。所以，在吸附期間，吸附劑孔徑和被吸附氣體分子直徑愈是接近，則取得的吸附效果愈佳。第二，吸附劑的吸附效果和自身性質存在著直接聯系，其相對分子質量與濃度愈高，則吸附量愈高。第三，吸附效果還和使用環境存在著一定聯系，其使用環境的溫度、壓力和廢氣流速均會對吸附效果造成比較大的影響[2]。

2.1.2 吸附劑的選擇

目前，市面上的吸附劑種類多種多樣。而比較常用的吸附劑主要有以下幾種：（1）活性炭?；钚蕴渴翘蓟轿镔|的總稱，其存在非常大的表面積，且吸附效果較佳；（2）沸石分子篩。這是一種較為良好的替代型吸附劑，其有效避免了活性炭易燃的缺陷，是一種新型的、尚處于開發階段的吸附劑；（3）活性氧化鋁。其有著較佳的吸附性能，適用范圍也比較廣，但成本較高。由此，在具體運用時，要結合生產需求以及吸附效果、經濟效益，來選取最合適的吸附劑。

2.2 生物技術

生物處理技術是一類新型的有機廢氣處理技術，在運用該技術治理有機廢氣時，其主要原理為生物降解。在實際處理過程中，由于部分微生物在污染物質內存在比較高的適應能力，能把有機物作為自身養分從而持續進行新陳代謝，以此將揮發性有機廢氣中的各種化合物加以分解。該方式既具有很高的安全性，同時操作起來也比較便利，還不會產生二次污染，且對于使用的設施設備要求也較低，具有良好的經濟效益。當前，該技術在國內逐漸獲得了廣泛應用，主要運用在低濃度和惡臭污水的治理中。在處理期間，微生物的生長發育主要依賴于有機物，其在把揮發性有機廢氣中的化合物有效分解與轉化后，會生成H2O和CO2，進而使其存在的危害性得以消解。

在運用該方式對揮發性有機廢氣進行治理時，為確保取得良好的治理效果，從而將污染物從氣相轉化成液相的方式十分重要，這會直接決定污染物的去除效果。因此，需要對填料層碰撞密度與吸收液進行合理使用，再將轉化為液體的有機廢氣經過微生物進行分解。在實際操作期間，應做好生物處理系統指標的調整，在調整時，是以綜合指標內容來決定調整幅度[3]。而對于填料溫度而言，通常需要控制在25～43 ℃之間，空塔停留時間通常大于9 s，其系統濕度維持在40%～60%范圍內，其營養物質主要包括BOD、N、P，且這三項物質的比例為100：5:1，其pH值應處于4～10之間。

2.3 冷凝處理技術

該技術的原理是指在不同溫度環境下，利用揮發性不同的有機廢氣其飽和度差異的特征，通過降低溫度的方式把處于蒸汽狀態下的有機廢氣凝結成液態，然后讓其以液態形式分離開來。在實際操作中，為了有效提高其處理效果，應對以下三方面的內容提高重視：（1）若溶劑回收量降低，冷凝效果變差，回收量存在比較大的波動，則代表設備運作不太穩定，需按要求對冷凝器實行合理調節；（2）若出口部位的溫度與冷卻介質入口部位溫度的差距減小，則表明冷卻效果較差，需按要求進行調整；（3）若冷卻介質流量下降、壓力變低，則表明冷卻效果下降，應立即加以調整。

2.4 微波催化氧化技術

該技術是把傳統空氣凈化器技術的優點和吸附法加以融合，實現了對傳統吸附法的改進。該技術在對揮發性有機氣體進行處理時，可有效減少能源耗費量，縮短吸收廢氣所要花費的時間。在運用該技術時，傳統催化劑能反復應用至少20次，所以，已發展成為治理揮發性有機廢氣的首要選擇。從技術層面分析可知，該技術運用在揮發性有機氣體治理時和處理廢水時的流程較為相近，不過部分細節操作可按要求加以調整。

2.5 催化燃燒處理技術

該技術主要是在處于高溫環境下運用催化劑將揮發性有機廢氣加以氧化處理，從而取得良好的治理效果，使空氣質量得以優化。催化燃燒處理技術是目前涂料、油漆以及化工行業的首選廢氣治理技術。在實際處理過程中，需要使用到的設備主要有催化燃燒廢氣回收系統與電加熱系統。該治理技術可以使活性炭在吸附飽和的條件下對其加以處理。在特殊條件下，當活性炭處于飽和狀態時，設備吸附作用便會就此停止，從而把有機廢物從活性炭內加以清除，再利用熱空氣把揮發性有機廢氣降低至初始階段10%的體積。所以，該技術既可以實現對揮發性有機廢氣的高效治理，同時還可以將活性炭進行回收，從而減少了治理成本。需要注意的是，由于要對有機廢氣加以混合，所以，處于高溫狀態下的空氣會面臨爆炸的高度風險，為此，務必要對催化燃燒環節的技術參數嚴格把控，進而保證對該工藝技術的安全、合理運用[4]。

2.6 吸附濃縮催化燃燒處理技術

該技術充分融合了吸附法與催化燃燒法兩項技術的優點，是使用活性炭來實現對揮發性有機化合物的吸附，而在活性炭吸附性能處于飽和狀態時便可以使凈化裝置停止運行；然后，再使用先進的技術措施，在設備熱氣氣流的作用下，把揮發性有機化合物從活性炭內降解分離開來，而活性炭能夠再次反復使用，由此降低了吸附環節的成本；接下來，在吸附到的揮發性有機污染物受到熱氣流的作用而脫附至初始濃度的數十倍時，便可將其轉移至催化燃燒設備中，以此實現對其的凈化處理，揮發性有機化合物在受到催化燃燒處理后會轉化成CO2與H2O。當揮發性有機化合物濃度相對較高時，基于技術措施可將其導入到催化設備予以燃燒，而燃燒后產生的熱氣會被集中在催化床中，讓其轉化成再生熱能，這種熱能一部分會排放至空氣環境中，剩下的部分則可以轉化成熱能，加以重復使用。

催化燃燒處理設備的主要構成部件有凈化器、引風設備與控制器。吸附濃縮催化燃燒處理技術不僅具有較高的穩定性，而且在操作時安全性也非常高，因此，可以取得良好的凈化效果。若將該技術運用在揮發性有機廢氣的治理中，不僅成本投入低，且運行效率還較好，同時，對于不同環境的適應能力也很強。

2.7 有機廢氣洗滌塔

在各種各樣的揮發性有機廢氣治理技術中，有機廢氣洗滌塔對于酸霧、堿霧、油漆與有機廢氣的處理，在進行吸收溶解、化學吸附、氧化還原、酸堿中和等方面的運用效果最佳。在輕、重工業中，最近幾年逐漸開始嘗試使用有機廢氣洗滌塔，通過運用該技術，能使這些在工業生產活動中產生的廢氣污染物滿足國家規定的排放標準。有機廢氣洗滌塔最為突出的優點是可應用范圍較廣、凈化效率較高、影響因素較少、占用空間面積較小，該方法比較適合運用在化工行業、輕工行業、印染行業、醫療行業、鋼鐵行業、機械制造行業、電子電鍍行業等廢氣處理中，其主要能夠對以下幾種廢氣成分進行有效處理：（1）有機廢氣；（2）硫酸、硝酸、氫氟酸等尾氣與硫氧化物；（3）氮氧化物；（4）碳氧化合物；（5）氰化物等。根據相關統計數據信息的分析顯示，大部分工業公司在運用了有機廢氣洗滌塔以后，對于有機廢氣的治理效果取得了明顯改進。

2.8 蓄熱式熱力氧化爐

蓄熱式熱力氧化爐的英文全稱為Regenerative Thermal Oxidizer，人們常將其簡稱為RTO，是我國治理揮發性有機廢氣的一項常用處理方式。蓄熱式熱力氧化爐的運行原理為，首先需要處于高溫環境下，然后采取一定的化學反應，使可燃廢氣被轉化成相應的氧化物和水，以此達成凈化有機廢氣的目標。在實際應用中，揮發性有機廢氣在蓄熱式熱力氧化爐內進行化學反應時會產生一定的熱能，而氧化爐能夠對這部分熱能可充分吸收，以此來減少氧化爐自身運作時所耗費的能量，這樣就顯著提升了蓄熱式氧化爐對揮發性有機廢氣的分解效率。通常狀況下，當蓄熱式熱力氧化爐對于熱量的回收率不低于95%時，有機廢氣的分解效率也必定會在99%之上。通常，RTO的主要構成部件為燃燒室、陶瓷填料床、切換閥等，其中，切換閥的主要作用是賦予氧化爐靈活性，使之可以綜合客戶具體需求來選取不同種類的熱回收方式，進而使有機廢氣的處理效率與經濟效益達到最高[5]。

3 揮發性有機廢氣的治理展望

揮發性有機廢氣存在較多類型，且不同類型的廢氣所具備的性質也有所不同，但都會對人類與自然環境帶來一定的危害性，所以，在實際治理過程中，應綜合各方面具體狀況和需求加以處理。就目前來看，各類先進技術以及機械設備的研發問世，使大氣環境中揮發性有機化合物的處理效率、效果逐漸提高?？梢灶A見的是，隨著科技水平的不斷提高，對于揮發性有機廢氣的處理能力也會越來越強。特別是在當前網絡信息與大數據技術的高速發展背景下，對于大氣環境中有機廢氣的監測、分析、治理等工作也會朝著嶄新的方向邁進。

4 結語

綜上所述，國內大氣環境污染不斷加重的關鍵原因是，工業行業的發展規模越來越大，但在其發展過程中卻沒有將環境保護工作落實到位，這就導致一些企業隨意排放揮發性有機廢氣，并給人們身體健康和自然生態環境帶來了嚴重危害，也讓人類與動植物的生長發育面臨嚴重威脅。隨著國家相關管理部門的治理和監督，以及人們對環保工作的愈發重視，工業行業也對自身的生產活動采取了更為嚴格的控制措施，因此，對于揮發性有機廢氣的治理也逐漸取得了一定效果。