化工行業VOC廢氣治理措施分析

陳 剛，陸曉昊，潘春雷，蔣建勇

（1.浙江獻馳環保科技有限公司，浙江 杭州 311612；2.杭州綠普環境科技有限公司，浙江 杭州 310000；3.浙江瑞陽環保科技有限公司，浙江 溫州 325200；4.天能控股集團有限公司，浙江 湖州 313100）

引言

在工業化和城市化加快發展的背景下，我國很多地區的大氣污染現象日益嚴重。“十三五”以來，為改善大氣環境污染問題，從根本上控制污染源的排放，減少溫室氣體的產生，我國出臺了一系列政策標準和工作方案，同時針對VOC廢氣的減排制定了階段性的目標任務[1]。VOC廢氣是臭氧和霧霾產生的關鍵性前體物質，構建VOC廢氣污染防治管理體系是重要的工作目標。但與發達國家相比，我國在VOC廢氣治理方面起步較晚，化工行業產生的VOC廢氣種類較多，理化性質比較復雜，廢氣的排放形式也比較多樣，目前廢氣治理基礎仍然比較薄弱，治理技術水平有待提高。采取有效的治理措施來實現化工行業VOC廢氣的達標排放是一項艱巨且復雜的任務。

1 化工行業VOC廢氣概述

VOC廢氣指的是揮發性有機廢氣，是常溫狀態下，沸點在50～260 ℃之間的各類有機化合物的總稱，這些化合物具有易揮發的特點，能夠參與大氣的光化合反應[2]。由于VOC廢氣的理化性質并不穩定，在日光照射下易發生反應，因此造成霧霾等問題。同時，很多揮發性有機物都有毒，人體大量吸入會增加肺的負擔，還會增加細胞癌變的可能。如果空氣中彌漫大量VOC廢氣，區域內動植物的生長都會不同程度地受到影響[3]。

2 化工行業VOC廢氣治理技術

2.1 低溫等離子處理技術

低溫等離子態是物質存在的第四種形態，其中集合了大量的中性離子和正負帶電離子，是一種以集體方式存在的準中性狀態。在對化工行業VOC廢氣進行處理時，可以利用低溫等離子處理技術，使大量高能電子和自由基等活性粒子以較高的頻率反復轟擊VOC廢氣分子，將其中的各類成分電離出來。在經過一系列的化學反應之后，其中對人體有害的氣體會轉化為無害狀態，同時減少對大氣的污染和破壞[4]。與其他治理技術相比，低溫等離子處理技術的優點在于操作簡單、占用空間小、裝置成本費用低等。但與此同時，這種技術容易形成小分子化合物，對二氧化碳的選擇性也不高，因此在操作不當的情況下容易出現二次污染。

2.2 生物技術

生物技術具有綠色化和環保化的特點，近年來在各個領域得到廣泛應用。在對化工行業VOC廢氣進行治理時也可以使用這種技術手段，利用一些以VOC廢氣為養料的微生物，通過其新陳代謝功能對廢氣進行降解，使其轉化為二氧化碳和水。在實際應用過程中，生物技術的優勢比較明顯，前期投資較少，使用設備綠色環保，在運行的過程中不會造成二次污染[5]。當前，在對低濃度VOC廢氣進行處理時，生物技術已被廣泛應用，生物菌的種類也更加多樣化。但由于生物技術的發展時間較短，當前在微生物培養方面還存在不足，微生物對VOC廢氣的降解速度有待提升，因此目前只能用于處理低濃度廢氣。當前生物技術處理VOC廢氣的工藝也并不成熟，未來還需要不斷進行探索和研究。

2.3 微波催化氧化技術

微波催化氧化技術是在傳統空氣凈化技術和解吸技術的基礎上發展而來的。在運用這種方法對VOC廢氣進行治理時，可以有效縮短廢氣吸附時間，大幅度提高治理效率，同時大大降低成本消耗。微波催化氧化技術的吸附能力較強，通常可以重復利用20次以上，在反復使用的過程中，吸附效果并不會發生明顯變化。從技術應用角度來說，微波催化氧化技術與污水治理技術具有較強的相似性，因此在VOC廢氣治理的過程中可以充分運用污水治理的經驗。

2.4 冷凝技術

在化工生產過程中，大多數VOC廢氣都不是直接產生的，而是在工業廢渣中產生的。在對工業廢渣進行處理時，化工企業通常會將其先存到冷凝罐中進行降溫處理。在溫度下降到一定程度之后，這些廢渣會發生凝結，其中的有機物會被分離出來，避免VOC廢氣的無序排放。冷凝技術的操作過程比較簡單，工作人員接受程度也較高[6]。同時，冷凝技術在操作過程中不會對周邊環境造成污染與破壞，不僅可以減少VOC廢氣在大氣中的排放量，還可以將其中有價值的有機物分離出來，再使用合理的手段對其進行回收。但冷凝技術對周圍環境的要求較高，比如冷凝過程需處于低溫狀態。冷凝技術對VOC廢氣的濃度也有較高要求，面對低濃度廢氣時，處理效果會大打折扣。

2.5 納米材料凈化技術

在社會生產生活中，納米材料是一種比較常見的材料，這是一種超細的材料，具有較好的吸附能力及凈化功能。在光照的條件下，納米材料可以將有機物轉化為二氧化碳、有機酸及水。其在對VOC廢氣進行處理時體現出明顯優勢，不僅可以將那些原本不能降解的物質分解，還可以加快廢氣分解的速度[7]。當前，納米材料凈化技術已經在室內環境空氣凈化領域廣泛應用，未來將會被用于VOC廢氣治理領域，將廢氣中對人體健康有害的物質轉化為無害的物質，使化工企業排放的廢氣更加環保。

3 化工行業VOC廢氣治理措施

3.1 制定VOC廢氣排放標準

在對VOC廢氣進行治理時，國家和地區環保執法部門要發揮應有的作用，按照排放準則對化工企業實施相應的管理。因此，制定VOC廢氣排放標準十分重要。當前，我國針對VOC廢氣的排放還沒有形成一個全面化、具體化的標準，當前環境技術標準中也缺乏能代表VOC廢氣排放量的保護指標體系。在未來，我國要根據化工行業的發展現狀制定VOC廢氣排放標準體系，對VOC廢氣的排放總量進行嚴格管控，這是遏制VOC廢氣污染的重要途徑。首先，VOC廢氣的實質是由于化學溶劑污染而釋放的有機污染物，因此可以使用TVOC這一指標來表示VOC廢氣的釋放程度，并根據這一程度對排放物的暴露情況進行控制。其次，化工行業使用的化學制劑種類多樣，每年都會產生很多新型的制劑，產品生產更新速度較快，因此難以通過單位時間生產的TVOC來確定污染控制指數。在這樣的情況下，可以構建溶劑回收控制指數，對造成VOC廢氣的有機物測量溶劑進行回收。最后，各個地區要根據當地工業發展程度和發展水平來確定TVOC排放的總體控制方案，實現對TVOC的全程化控制，避免殘留的溶劑氣體經過稀釋之后直接被排放到大氣中，造成環境污染。

3.2 提高化工行業準入和發展的要求

相關部門應通過提高化工行業的準入門檻，對相關企業進行篩選，對行業發展提出更高要求，并對VOC廢氣進行有效治理。（1）相關部門要根據化工行業VOC廢氣治理的經驗和知識來對化工企業的生產行為進行綜合考察，并制定有效措施最大程度地減少VOC廢氣排放。（2）制定化工行業溶劑污染物減排要求，從技術路線、廢氣治理、設備更新以及行業管理等方面減少VOC廢氣的產生，同時要盡量選用污染程度低、經濟效益高的廢氣治理技術。（3）在對VOC廢氣進行處理時，要運用整套處理技術，實現全過程控制，實現資源節約和廢氣處理的有效結合；還要運用綜合防控技術，對化工行業產生的廢水、廢氣等進行綜合處理，減少二次污染，避免污染物發生轉結[8]。

3.3 研究新型治理技術

當前，很多化工企業在對VOC廢氣進行治理時仍然沿用吸附法、冷凝法、燃燒法等常規的技術手段。未來，相關人員要研發新的吸收劑和吸收器，同時對反應器進行改造，這有利于提升工藝技術的應用效果，降低治理成本，還可以解決VOC廢氣回收過程中普遍存在的解溶和解析問題。尤其是在制藥和石油化工等行業，要對VOC廢氣處理方案進行創新，運用新興的催化氧化法提高處理效率，更好地對溶液廢氣進行處置，研發新型催化劑。相關人員還可以使用生物技術對VOC廢氣進行治理，對不同菌種進行研究，增強菌種的處理能力和加工能力，并致力于提高研究裝置的填充性能和抗沖擊性能。大力發展等離子技術，利用該技術的高效和經濟性對低濃度的VOC廢氣進行治理。為了更好地體現環境保護的理念，還可以利用光催化法將VOC廢氣進行分解，通過光照和催化劑的作用使有毒有害的廢氣轉變為無毒無害的氣體。其中納米技術無論是在取材，還是在用料方面都展現出了安全性和環保性。除此之外，在對VOC廢氣進行治理的同時，還可以通過生物分子轉化技術實現對污染物的充分利用，達到“變廢為寶”的目的，該技術的投入成本較低，操作也比較簡單。

3.4 捕獲源頭并按類別收集

當前，大多數化工企業在對VOC廢氣進行處理時，都沒有對殘留氣體的來源進行調查，面對所有廢氣采取的都是最終處理方法，這導致處理規模大、處理流程復雜。為了解決這一問題，相關人員要探尋VOC廢氣的來源，對不同來源廢氣的成分進行分析，找到針對性的解決措施。當前，很多化工企業所使用的生產設備在運行過程中都會產生大量的殘留溶劑氣體，對這些氣體的治理容易被忽視。同時，相關人員在生產和制造這些設備時缺乏系統化的構想，沒有充分關注VOC廢氣的治理問題，技術的密切配合度不夠。未來，為了更好地對行業溶劑尾氣進行治理，企業要更為關注生產設備的結構設計，提升技術實力，在此基礎上找到殘留溶劑廢氣的來源。除此之外，企業還要通過有效的管理培訓來降低溶劑殘留氣體處理的難度，在企業內部營造良好的環境保護氛圍。

4 結語

當前，我國化工行業實現了快速發展，為人們的生活創造了便利條件，同時也對周邊環境造成了一定的污染與破壞。化工生產活動會產生一定量的VOC廢氣，這些廢氣的不合理排放不僅會造成大氣污染，還會對周邊群眾的身體健康造成威脅。因此，采取有效的治理措施治理VOC廢氣十分必要，這需要相關企業嚴格按照國家政策和地方制度處理VOC廢氣，根據自身的生產特點選擇有效的治理技術，形成組合型的治理工藝。同時，企業要樹立起VOC廢氣治理的主體意識，提高化工行業的綠色發展水平。