VOCs治理新工藝新技術的開發(fā)與推廣運用

吳水兵 陸孝燕 楊超 馬張雋

摘要：VOCs指的是揮發(fā)性有機物，其主要來源于印刷、電子制造、石油化工以及箱包生產(chǎn)等化工生產(chǎn)過程。近年來隨著人們的生活水平不斷提高，對于各種有機產(chǎn)品的需求也在不斷增加，導致了VOCs的排放量越來越多。VOCs排放量較大，種類比較多而且具有毒性，如何對其進行有效治理，已經(jīng)成為了相關企業(yè)和環(huán)境部門的重要任務。鑒于此，本文將首先對VOCs的治理技術的研究進展進行深入地分析，然后對其治理技術的選擇與工藝適用性進行一定程度的研究，以期為相關企業(yè)和環(huán)境部門加強對VOCs的治理效果提供一些建議和理論參考。

關鍵詞：VOCs治理；大氣污染；工藝；技術；開發(fā)；應用

引言：

VOCs的大量排放，一方面污染了大氣環(huán)境，對地球生物圈帶來了巨大的不良影響，另一方面使人們的身體健康受到威脅。VOCs能夠在陽光的照射下與氮氧化物反應生成臭氧，這樣一來，空氣中的臭氧濃度便會不斷的增高，進而對人體健康造成威脅，甚至有可能引起人體組織發(fā)生癌變。一些VOCs比如氟氯昂等，能夠不斷消耗大氣層的臭氧，降低了地球?qū)ψ贤饩€的抵擋能力，進而給人類和其他生物的健康帶來巨大影響。除此之外，還有一些VOCs比如甲苯和二甲苯等能夠?qū)θ说暮粑喇a(chǎn)生巨大刺激，對人的內(nèi)臟和神經(jīng)系統(tǒng)也有影響，嚴重可能會使人體組織發(fā)生癌變。目前，國家已經(jīng)將VOCs治理列入重點整治項目，因此，開展VOCs治理新工藝和新技術的研究，并將其推廣運用具有非常重要的意義。

一、VOCs治理技術研究進展

一般來說，對VOCs的治理主要集中在三個方面，一是不斷改進涉及到VOCs的產(chǎn)品制造工藝，從而在源頭上對其進行控制，二是加強對生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的VOCs進行回收利用，三是對排放的VOCs進行獨立處理。由于前兩種治理方式涉及到企業(yè)的生產(chǎn)工藝，本文則主要對第三種進行研究和分析。

（一）傳統(tǒng)技術

1.直接燃燒

VOCs在一定的溫度條件下可以被氧氣氧化成水和二氧化碳，不過這種方法條件要求比較嚴格，只能夠用于濃度比較高的VOCs處理。當燃燒值比較低時，需要不斷地給系統(tǒng)提供燃料才能維持系統(tǒng)的正常工作。除此以外，燃燒的過程中還有可能會產(chǎn)生氮氧化物等形成二次污染。

2.催化燃燒

當VOCs的濃度比較低時，直接燃燒難以對其進行處理。利用催化燃燒的方式則能夠在較低的溫度將VOCs進行氧化分解，其主要適用于濃度較低而且數(shù)量較大的苯、醛、醇等VOCs物質(zhì)。催化燃燒的反應溫度比較低，因此不太容易生成氮氧化物等污染物。

3.吸附

吸附的方式主要是利用多孔和巨大表面積的吸附劑對VOCs進行吸附。這種方法比較適用于處理成分簡單、氣流穩(wěn)定而且濃度在一定范圍內(nèi)的VOCs廢氣。其中比較常用的吸附劑有活性炭以及大孔樹脂等，其在吸附回收脂肪和各種酮、醇、酯類污染物方面有著比較廣泛的應用。

4.吸收

吸收法主要是指利用液體吸收劑將氣體中的VOCs進行回收，其本質(zhì)是VOCs增濃。其處理的VOCs濃度與吸附法相似，都在300×10-6到5000×10-6r/min之間。吸收法的處理效率很高，一般能夠達到95%以上。常用的吸收裝置有填料塔和噴淋塔，吸收法對于常溫和低溫、低濃度的VOCs很有效，而且所需費用比較低。

5.凝并

凝冰法是根據(jù)VOCs污染物在不同壓力以及溫度下的蒸汽壓差異，令其達到過飽和從而發(fā)生凝結作用，以此實現(xiàn)VOCs的凈化回收。在實際運用過程中，凝結法通常與吸附、吸收等處理方法聯(lián)合使用，從而盡可能的降低處理成本。

（二）新技術

1.生物法

生物法是一種新型的VOCs處理技術，其原理與氧化法類似，主要是利用微生物等將VOCs氧化成水和二氧化碳，從而達到凈化處理的目的。這種處理方法比較廉價，而且對設備的要求比較低，可以用來處理濃度比較低的VOCs污染氣體。然而這種方法在實際使用的過程中對于環(huán)境pH、溫度以及水分都具有一定的要求，一旦無法完全氧化，仍然可能會出現(xiàn)其他的高毒性二次污染物。

2.蓄熱式燃燒

直接燃燒的方式必然會產(chǎn)生大量的煙氣，這就會使的整個系統(tǒng)的熱能不斷浪費。因此，人們逐漸開發(fā)了各種利用煙氣余熱的節(jié)能技術。在此之中，利用陶瓷球等蓄熱體來吸收熱量是一種最為有效的方式。蓄熱式燃燒主要由蓄熱床、控制閥、燃燒室以及控制系統(tǒng)組成。主要是將燃燒室的高溫氣體的熱量進性蓄存，然后將蓄熱床的VOCs廢棄升溫，到達一定溫度的VOCs在燃燒室發(fā)生氧化還原反應。

3.等離子法

低溫等離子中的電子和離子等具有很高的化學活性，從而能夠是一些對活化能要求較高的化學反應得以發(fā)生，從而將一些比較難去除的VOCs污染物進性轉化或者分解。

4.膜分離法

膜分離法是利用聚合物復合模的選擇滲透性，將有機物透過膜從廢棄中分離出來。在實際運用過程中，通常使用壓縮機或者真空泵來增強膜的滲透性。氣流中的VOCs能夠優(yōu)先通過滲透膜，從而形成高濃度的VOCs氣流，而截留側則余下了氮氣和氧氣等不宜滲透的氣流。

（三）技術集成

每種VOCs處理技術都具有一定的優(yōu)點和缺點，綜合考慮經(jīng)濟和技術等方面的因素，優(yōu)勢最明顯的還是多種VOCs處理技術的集成應用。例如，利用新型的吸附床以及活性炭纖維，集成加熱器以及冷卻器的功能，確定了纖維炭吸附以及冷凝回收的工藝，在處理較高濃度的VOCs時具有廣泛的應用。利用陶瓷等蓄熱材料作為填充床的蓄熱式燃燒技術能夠?qū)⑷紵齾^(qū)出來的氣體吸收，并且將其熱量儲存，之后再將熱量傳輸給冷氣體，這種回收效率能夠達到98%以上。將蓄熱式燃燒以及催化燃燒結合，一方面能夠?qū)崿F(xiàn)熱能的回收利用，另一方面還能夠?qū)崿F(xiàn)處理過程的無焰燃燒。

二、VOCs治理技術選擇與工藝適用性

蓄熱式燃燒的熱回收率較大，適應性較寬，但是管理難度很大，可能會產(chǎn)生二次污染物。催化燃燒適用于低濃度大范圍的VOCs處理，操作比較容易，但是條件要求嚴格。等離子法適用于低濃度大范圍的VOCs處理，設備較小但是投資較高。吸收法適用于高濃度的VOCs處理，技術比較成熟，溶劑可回收。吸附法適用于低濃度彈性大的VOCs處理，不過吸附床可能會堵塞。生物法適用于低濃度大范圍的VOCs處理，投資費用比較低，但是處理周期很長。凝并法適用于高濃度小范圍的VOCs處理，設備投資較大，而且條件要求嚴格。膜分離法的適應性較寬，但是投資費用較高，膜不易清洗。

三、結語

本文對一些VOCs治理工藝進行了深入的研究和分析，各種處理方式都有其優(yōu)點和局限性。要進一步提高VOCs的治理效果，依然需要相關技術人員不斷努力，從實踐中去探索更為有效的處理方式，爭取不斷提高VOCs治理的效率和效果。

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