大气环境中挥发性有机废气治理应用研究

曹孝鲍，张刚

1.和新汇峰(山东)环境科技有限公司；2.山东潮杨环保科技有限公司

挥发性有机物是不同种类的有机化合物的总称，其沸点一般在五十摄氏度到二百五十摄氏度之间，英文简称为VOCS。挥发性有机废气是由苯系物、有机氯化物、有机酮、石油听烃合物等成分构成。在人们的生产活动和生产中往往会产生大量的挥发性有机化合物，而且油、装修涂料、酒精、印刷等都会挥发大量的有机化合物。该物质一旦排放大气中，就会对人体健康带来极大的危害，破坏自然环境等，需要采取有效措施进行科学治理。

一、挥发性有机废气危险性分析

大气环境中的挥发性有机化合物主要包含室内危害和室外危害两种。

室内危害：如果室内空气中的VOCS浓度过高，人体在室内待的时间越长，往往会逐渐发生恶心、四肢发力等不适感，经常性地处在高浓度的室内环境中，还容易产生更加严重的危害，如记忆力衰退，昏迷等问题，甚至会对人体器官带来危害，如肝肾损伤等。

室外危害：VOCS物质不仅危害人体健康，而且对植物正常生长带来危害，并对大气环境带来严重污染。如果大气环境中的VOCS物质浓度过高，会产生光化学反应，致使雾霾现象出现，对人体健康造成损害，甚至引起严重的机能病变问题。[1]此外，VOCS物质浓度升高，致使空气中的硫化物、氟化物等物质浓度也相应提高，引起植物病变、死亡等现象，导致农作物减产，农产品质量降低。此外还会增加空气的浑浊度，对阳光进行遮挡，降低地面光照辐射，不利于动植物正常生长。

二、大气环境中挥发性有机化合物治理技术研究

（一）源头控制

（1）石油化工、煤炭加工等工业生产活动是引起大气环境中挥发性有机化合物污染的主要来源。[2]基于此，要对生产技术进行创新和优化，提高生产技术水平，积极引进现代化的清洁生产技术，提高原材料利用率，减少废气排放量；要积极推动化工生产新技术的研发与应用推广，合理控制废气排放量，并将其控制在国家标准以内，在满足科学实际需求的同时，尽量减少化工产品的VOCS物质含量；化工生产中，要对车间进行密闭管理，并对相关构件进行及时检测和维护，如阀门、泵体、法兰等，避免其出现气体泄露问题，一旦发现管线损伤问题，要对其进行及时更换，从源头上控制废气泄露危害；喷涂、印刷等行业的主要是生产原料就是高挥发性有机溶剂，在具体生产中，要进行全过程生产管理，避免废气泄露，引进新工艺和新技术，研发新材料，对高挥发性有机溶剂进行替代等。

（2）强化生产过程的监测力度。相关部门要充分发挥自身的职能作用，强化对相关产业生产过程的全过程监督和检测，对企业进行技术指导，督促其对有机废气治理设备进行规范性安装和使用，并定期维护管理，确保其稳定性运行。可以推行一企一策政策，结合企业具体情况，引导其进行提标改造工程，减少废气排放量，推动企业改革转型。[3]

（二）过程管理

（1）强化清洁生产技术的优化与推广，对相关方面的专业知识进行全面宣传，并对其企业提供具体的技术指导，鼓励企业结合国家相关标准要求对旧生产工艺技术和设备进行升级改造，积极引进清洁生产技术和设备的研发应用。

（2）督促相关企业树立正确的环保意识，认识到保护环境，优化生产的重要性，加大企业培训和教育，召开行业大会，对挥发性有机废气治理技术和方案进行全面详细的分析和指导，对优秀的应用案例进行宣传，确保相关企业能够对大气污染排放标准和要求进行全面认知，优化企业的废气治理规划与实施。[4]

（3）生产企业要做好对生产工艺、生产设备、生产现场环境的安全排查工作，并通过专业性的检测仪器，对生产现场的VOCS物质来源展开探测，明确来源，并对其进行针对性整改，并对生产工艺进行优化调整，有效规避废气排放风险，加强生产过程的优化管理。

（三）末端治理

（1）吸收技术。这是经典的废气回收技术，一般是利用没有挥发性的吸收溶剂，并将其放置在专业化的吸收装置中，实现对VOCS废气的全面吸收。其中，影响吸收效果的关键因素为组分溶解度、化学反应差异等元素。

（2）吸附技术。该技术主要是利用带有微孔结构的固体吸附剂，将废弃吸附在其结构表面，实现废气分离。其具体的吸附过程为：把废气在风机作用下进入到1#吸附塔，当该环节的吸附剂饱和后，将废气引入到2#吸附塔。然后1#吸附塔中的吸附剂对吸附的有害物质进行脱附，并能够再生循环使用。废气在两个设施中循环往复进行吸附，直到全部吸收完毕。[5]该技术可以对废气进行连续性处理。其中现阶段主要应用的吸附剂有活性炭、沸石等物质。活性炭应用最为广泛，活性炭吸附饱和之后，可以对有害物质进行吹脱，并再生循环利用，并在催化剂的作用下，可以对解吸出来的有机废气进行燃烧，将其转化为其他物质，降低其毒性。在具体应用中，要对活性碳的具体吸附能力进行测试，以便在其饱和之后及时更换新的活性炭，然后对其进行科学处理后回收利用，有效减少资本投入。吸附温度要控制在四十摄氏度以下。其中具体的工艺参数如表1所示。

表1 不同吸附剂类型下气流速度参数

（3）冷凝技术。该技术可以对有机蒸汽构成的挥发性有机废气进行强行降温，以便提高蒸汽浓度。在该技术处理过程中，饱和蒸汽的气压要在组分分压值以下，确保组分可以全面凝结为液体，减少废气分压值，实现废气分离效果。通常情况下，可以通过冷却与压缩技术的联合应用，对获得的液体实施处理。该技术可对浓度较高的废气进行有效预处理和回收利用。[6]

（4）燃烧技术。VOCS物质燃点较低，非常容易燃烧，并将其转化为无机小分子，降低其毒性。结合浓度不同，选择合理的燃烧方式考入直接染阿兽、吸附脱附燃烧、催化燃烧等，可以对绝大多数的VOCS物质进行全面清理。蓄热式热力焚烧（RTO）技术比较常用，但在具体应用之前，需要创建高温环境，促使其产生化学反应，实现对VOCS物质的有效转化，形成氧化物、水。在此过程中排放的热量，能够利用蓄热式热力氧化炉进行回收，减少能源消耗，提高转化率。该技术清除效果较好，装置结构简单，通过切换阀的应用强化了其操作灵活性。催化燃烧技术需要在低温环境下，通过催化剂的作用，促使废气产生氧化反应，实现对废气的净化。一般在化工、涂料等生产中应用广泛。要对催化燃烧设备和催化剂进行合理选择，一般稀土催化剂的净化效果较为显著。要注重对有机物、空气配比进行合理控制，避免出现爆炸危害。

（5）生物技术。这是一种新型技术，利用生物降解的方式对有机废气进行处理。部分微生物可以以有机物为养料，进行新陈代谢，并通过这一过程将其转化为水、二氧化碳，实现废气净化和降解。该技术安全性较高，操作简单，不会产生二次污染，成本较低，逐渐得到推广应用。尤其在对低浓度、恶臭治理中效果明显。该技术的应用重点，是要把气体状态的污染物从气相捕捉到液相中，能够有效提升治理效果。具体应用中，要对填料层的碰撞密度、吸收液添加进行合理控制。其具体指标参数为：填料温度：26-44C°之间；空塔停留时间：九秒以下；系统湿度：40%-60%，营养物质包含BOD、N、P，并对其比例进行合理控制。

三、结语

综上所述，在加强对大气环境中挥发性有机废气的治理和研究，是现代化社会发展的必然趋势，要对有机废气的危害性进行全面认知，并结合具体情况，选择合适的处理技术，保障挥发性有机废气的全面净化，提高空气质量，优化人们的生存环境。