揮發性有機廢氣治理技術的現狀與進展

安徽環境科技研究院股份有限公司 鐘煒

揮發性有機廢氣是一種常見的大氣污染物質，主要來自化工企業、交通行業，還有各種工業領域排除的有機溶劑，這種廢氣如果不進行處理會嚴重污染環境，危害人體健康，對此需要加強治理，積極研究先進的治理技術，以此強化治理效果。為了更好地應用廢氣治理技術，需要有關部門對其進行合理開發、應用，并根據各地區的具體情況科學設計、針對性地處理，有效緩解我國大氣污染現狀。

一、揮發性有機廢氣概述

在室內溫度恒定下，飽和蒸汽壓高于134.34MPa時，沸點在55°至265°時會產生揮發性有機氣體，這種污染物質主要來源于各種化工制藥企業、油漆企業、印刷企業排放的廢氣和有機溶劑中，這種不同生產性質的企業會不定時地向空氣中排放揮發性有機廢氣。除了以上因素，還有自然因素，比如，森林火災、植被破壞、濕地厭氧、動物糞便等也會排放揮發性有機廢氣[1]。

二、揮發性有機廢氣治理技術概述

（一）吸附處理技術

吸附處理技術具體包括直接吸附法、吸附回收法、催化燃燒法等，其中第一種可以直接通過不同類型的吸附劑吸附揮發性有機廢氣，該方法可以有效提高廢氣凈化率，投資成本低、設備操作簡便，但是也存在一些負面問題，比如，吸附材料來源單一，需要根據吸附要求不斷更換材料，一般該方法主要用來處理濃度較低的揮發性有機廢氣。吸附回收法主要通過活性炭等多孔物質來吸附有機廢氣，一般當吸附劑內的吸附量達到飽和時，可以通過水蒸氣來脫除活性炭內的污染物，以此循環利用吸附劑。利用水蒸氣脫除時，需要通過冷卻、分離等方法得到處理后的其他液體，用于生產，這種方法處理效率高、成本低，但是在具體操作中會耗費大量的水蒸氣，回收操作復雜。吸附催化燃燒法也可以利用活性炭來處理廢氣，一般可以通過熱空氣脫除雜質，并將雜質輸送至催化燃燒床內進行燃燒，在放出熱能后可以再次加熱空氣，回收熱能，該方法可以有效提高廢氣濃度，通過燃燒來凈化有機廢氣。

（二）燃燒處理技術

燃燒處理技術具體包括蓄熱燃燒法、催化燃燒法。蓄熱燃燒法先要促存儲蓄熱體釋放熱量，將釋放后的熱量用來加入有機廢氣，當加熱到700°以上時即可以產生已經分解后的有機廢氣。該方法易于操作，可以處理高濃度有機廢氣，但是對于可燃性差的廢氣需要加入助燃劑才可以持續燃燒。使用此方法時，當加熱到200°以上時，廢氣會轉化為二氧化碳和水，最終有效凈化廢氣。在使用該方法時加入催化劑可以降低燃燒溫度，有效節約能源，污染程度低、安全性能高，設備購買和維修費用低，可以有效治理中高濃度揮發性有機廢氣，該方法使用范圍較廣，但是在處理低濃度廢氣時成本較高，因此需要謹慎選擇[2]。

（三）生物處理技術

生物處理技術指利用微生物和廢氣中的其他成分，在長時間代謝和降解中轉換成為二氧化碳和單細胞物質、無機物等，相比傳統的廢水生物處理技術，廢氣生物處理技術無法保證有害物質的充分降解，對此需要根據具體降解情況加入降解劑，以此確保氣態污染物質可以充分降解。該技術在我國的應用研究已經取得了一系列成效，但是相關理論和方法研究還不夠成熟，對此還需要加大研究力度。生物處理技術可以處理相同活性纖維，一般將微生物成分和廢氣成分進行融合，可以打亂污染氣體污染物組織，將其轉化成為有機物質。一般在具體處理時，工作人員需要時刻注意化學反應情況，以此采取科學的微生物和廢氣進行實驗。該方法易于操作，不需要使用多臺設備，只需要根據需求增加技術即可，但是該方法最終的處理效果不盡相同，對此需要有專門的高技術人才[3]。

（四）微波催化氧化技術

微波催化氧化技術相較于空氣凈化技術治理效果更佳，用到的吸附材料功能更強，會將降解方法轉變為微波解吸方法，有效避免各種浪費情況的出現，并縮短吸附和解吸時間，且該方法經濟性強，可以促使吸附劑循環利用，有效提高吸附效果。從技術層面來看，微波催化氧化技術在應用時主要以理論為指導，只需要工作人員根據具體問題進行改進即可，此外，該技術實用性強，可以根據實際情況對揮發性有機廢氣進行氧化處理，以此提高治理水平。

（五）活性炭纖維技術

該技術科技含量高，優勢顯著，需要用到各種先進的活性炭和環保材料，活性炭纖維主要由具備吸附能力的碳原子組成，其可以在活性炭表面形成固體薄膜結構，以此發揮治理功能，這種纖維和傳統的碳吸附材料有著本質的差別。活性炭纖維物理和化學結構顯著，含碳量大、孔隙表面積大，可以在治理過程中有效發揮技術優勢，應用價值顯著。當前研究出的新活性炭纖維技術主要增加了碳纖維表面的空隙數量，可以有效治理廢氣，在遇到污染物質時會自動產生呼吸性毛孔，自動吸收有害物質，并通過碳原子來凈化空氣。總之，活性炭本身就具有一定的凈化作用，因此也可以作為環保材料使用。

（六）冷卻技術

冷卻技術是將揮發性有機廢氣集中在一起，通過使用低溫度原材料將廢氣凝結，因為不同廢氣物理溫度差異大，在治理時需要進行分類處理，促使其可以自動分離，以此提高治理效率。當前人們已經研發出了大型罐裝和桶裝的冷卻設備，只需要將工業生產產生的廢氣輸入其中，通過調試設備溫度就可以對廢氣集中冷卻，促使廢氣中的顆粒物粘連在一起，自動分離，最終得出無害氣體，以此實現循環利用。如果想要提高處理效率，需要根據需求降低溫度，科學處理成本和技術之間的關系，并不斷研發新的技術方法[4]。

（七）液體吸收技術

在進行揮發性有機廢氣治理時，需要合理選擇液體吸收技術，該技術在處理氣態污染物的同時，也可以回收有利物質，一般需要將揮發性低或者不揮發的液體轉化為吸收劑，通過吸收裝置回收廢氣中的有用成分，或者對有害成分進行溶解或進行化學反應處理，最終實現凈化目的。在使用水溶劑時，人們可以直接通過機械處理回收有機溶劑，以此循環利用吸收劑，這種處理方法簡單、成本低，可以有效提高處理效率。另外，該技術也可以處理氣體流量大、濃度高的污染氣體，因為其應用廣泛。

（八）納米材料治理技術

納米材料治理技術是指利用納米材料和催化劑的共同作用，對揮發性有機廢氣進行處理的一種技術方法，納米材料是一種晶體類尺寸在納米級的超細材料，其表面活性物質多、表面密度大、催化作用顯著，在加入催化劑后可以提高納米的反應速度，促使原來無法發生作用的分子也可以發生作用，隨著科學技術的進步，當前納米型號規格較多，其作為一種強功能、精細性強的無機產品，在治理揮發性有機廢氣時的作用和效果顯著。另外，納米還具有降解作用，可以在一定的光照作用下直接將廢氣中的部分成分轉化為有機酸、水等，且納米光催化劑也可以對室內空氣進行凈化，應用前景廣闊。

（九）膜基吸收凈化技術

該技術主要是針對傳統的膜分離技術而言的，該技術中的吸收劑可以增強膜基吸收能力，促使膜基即使在低推動力下也可以不斷吸收，促使不同的氣體不斷流動，以此保證凈化過程的穩定性。膜基吸收凈化技術在治理揮發性有機廢氣時常常會用到兩種空纖維膜，一種可以對吸收劑進行脫吸的膜，需要進行真空或者加熱處理才可以吸收有機物，另一種是對廢氣進行吸收，其通過吸收劑的溶解作用對空氣中不溶解的成分進行溶解。一般在具體應用時，可以促使液體相壓力不高于氣體相壓力，確保膜可以順利吸收有機氣體，以此實現凈化治理目的[5]。

三、揮發性有機廢氣治理技術應用現狀

揮發性有機廢氣在大氣污染物中含量高，為了提高治理效果，人們需要對處理技術進行研究，并加強實踐應用，當前經濟性強的有機廢氣處理技術主要通過清潔生產的方式從源頭控制廢氣排放量。但是在石油、化工等行業還沒有出臺相關技術生產標準和管理體系，且各企業還沒有對設備進行升級、改造，在實際生產中常常會選擇一種低成本、高效率的方法來治理揮發性有機廢氣，這種方式不僅無法發揮各種技術的治理優勢，也難以管理，最終無法實現預期的治理效果。

當前，我國常用的治理技術主要有吸附技術、吸收技術、燃燒處理技術、冷卻技術、燃燒處理技術、生物處理技術等，這些技術各有優缺點，部分技術只能處理低濃度、發揮性小的廢氣，對此還需要工作人員科學探討、綜合應用，不斷升級和改造該技術。我國相關技術研發單位和企業也需要積極學習國外先進的技術經驗，借鑒國外成熟的理論體系，根據自身實際情況創建揮發性廢氣治理技術管理體系，確保以上技術均可以發揮自身的治理優勢和價值。一般情況下，化工企業或者傳統工業企業在廢氣排放時，往往沒有直接處理或者反復加工，嚴重污染環境，對人體健康也造成了一定的影響，對此各行業都需要加強重視，積極探尋新的、更加合理的廢棄治理方法和策略。

另外，我國政府部門在不同時期均出臺了政策和制度，比如《重點區域大氣污染防治規劃》，主要是針對我國重點行業揮發性有機廢棄物治理而言的，此后多個省市紛紛出臺了相關政策和法律法規、廢氣檢測標準和方法、大氣污染治理方案、排污收費方案等。我國在法律層面出臺了《大氣污染防治法》，并提出了大氣污染區域聯合防治策略，促使各區域協同治理大氣污染，共同控制揮發性有機物的產生，并出臺了相應的揮發性有機物產品質量合格指標，確保各企業更加規范地生產相關設備、研發技術。以上污染防治法中規定了企業不合理排放的處罰辦法，明確了政府不科學監管生產、企業不合理營銷的原材料等，要求各級政府部門根據具體情況靈活處理。為了督促各部門積極施行，環保部門、工信部門還需要積極出臺相關文件，發布相關技術治理政策，揮發性有機廢氣物料生產、運輸、存儲、使用相關污染防治方法，國家財政部門還出臺了相關廢棄物排放收費辦法，這些政策、辦法都為治理揮發性有機廢氣指明了方向[6]。

四、揮發性有機廢氣治理技術的應用對策

（一）健全組織機構

為了更好地將揮發性有機廢氣治理技術和環境保護工作深度融合，需要建立一支專業能力強的組織機構，通過組建廢氣檢測和治理工作小組、領導小組來督促各個地區對揮發性有機廢氣進行檢測和治理，具體的檢測內容需要根據具體需求科學選擇，且工作小組需要合理安排工作內容，以此確保檢測和治理工作目標的實現。

（二）制定廢氣治理制度

隨著城市化的推進，大氣污染問題日益嚴重，為了更好地凈化空氣、治理污染問題，需要加強對揮發性有機廢氣排放的控制，加強廢氣治理技術的研究，并不斷推進研究進程，強化治理效果，以上目標和任務的實現必須依賴完善的大氣檢測制度和廢氣治理制度。廢氣治理工作是一項復雜、長期的工作，需要根據當地環境、大氣污染情況、經濟發展水平科學制定目標，采取治理手段，以此確保最終的治理效果[7]。

（三）優化大氣檢測程序

大氣檢測效果直接影響揮發性有機廢氣的治理效果，尤其是在工業區和農村治理工作中，更需要加強對大氣的檢測，重點對各種有害氣體、污染物質進行監測，并對監測工作進行全過程管理，便于為政府部門、治理單位作出信息決策提供數據依據。在具體的大氣檢測之前，工作人員首先需要了解檢測地區的具體情況，重點對地理地質條件、人文因素等進行了解，以此明確檢測地點、方法、設備、次數等，最終提高檢測數據的精準性和實效性。此外，檢測機構還需要根據檢測結果不斷優化檢測程序，科學應用檢測技術，對最終的數據進行整合、分析，以此公布于眾。

（四）完善規范體系

政府部門和相關單位需要根據各地區揮發性有機廢氣治理情況，不斷調整和完善有機廢氣治理規范體系，根據我國《環境保護標準“十三五”發展規劃》中的基本要求，對各行業大氣污染物排放情況進行監管，促使他們嚴格根據相關標準對廢氣進行凈化處理、加工處理、排污處理。國家還需要統一大氣綜合排放標準，制定最新的揮發性有機廢氣排放檢測方法、管理方法、治理方法，以此為相關企業提供指導意見[8]。

（五）加強排污控制管理

政府部門需要安排專職人員定期或者不定期檢查化工行業、部分工業領域中揮發性有機廢氣的排放情況、物料生產情況、相關產品生產和運輸情況、廢氣治理設備生產和使用情況，從工業生產的全過程加強監管，且還需要從源頭加強管控，通過廢氣收集和回收利用、工藝優化、治理技術升級、場所建設等措施有效控制揮發性有機廢氣的排放。

五、結束語

綜上所述，當前我國面臨著嚴重的大氣污染問題，尤其是發展型城市，為了更好地實現保護環境、恢復生態系統的目標，我國需要加強揮發性有機廢氣治理技術的研究，需要在遵循國家相關政策、規范、文件要求的基礎上完善理論和應用研究。此外，對于各種治理技術還需要相關部門不斷創新和改進，不斷優化治理程序，以此確保揮發性有機廢氣治理技術研究取得重大進展。