VOCs廢氣來源、危害及處理技術(shù)研究

任成浩

摘 要 Vocs廢氣的大量排放，是阻礙我國綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展以及環(huán)保事業(yè)推行的重要阻礙因素。低濃度的VOCs廢氣會(huì)使人體產(chǎn)生不適，高濃度VOCs廢氣則會(huì)致人死亡，并對(duì)大氣造成嚴(yán)重污染。本文首先對(duì)Vocs廢氣產(chǎn)生的來源進(jìn)行介紹，從人類健康和環(huán)境角度來分析vocs廢氣造成的危害，同時(shí)對(duì)市面上關(guān)于VOCs廢氣處理的各種先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行詳細(xì)的探討。

關(guān)鍵詞 VOCs廢氣 處理技術(shù) 危害來源

中圖分類號(hào)：X701 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-0745（2021）06-0028-02

VOCs廢氣本身所含有酸類、酮類、苯類、有機(jī)氮、有機(jī)磷、含氧有機(jī)化合物等眾多污染物，使其成為阻礙我國可持續(xù)發(fā)展以及國民身體素質(zhì)健康的重要威脅之一[1]。因此需要有關(guān)企業(yè)以及廢氣處理有關(guān)領(lǐng)域的專家學(xué)者，能夠進(jìn)一步優(yōu)化我國傳統(tǒng)VOCs廢氣處理技術(shù)的同時(shí)，不斷的創(chuàng)新新型VOCs廢氣處理技術(shù)來實(shí)現(xiàn)將有害氣體阻斷在生產(chǎn)過程中，避免進(jìn)入大氣而對(duì)人們的身體健康以及人們賴以生存的地球環(huán)境造成破壞。

1 VOCs廢氣的來源

VOCs廢氣是指飽和蒸汽壓在常溫下>133.32pa和沸點(diǎn)常壓下在50～260℃之間具備揮發(fā)性的有機(jī)化合物（也可稱是在常溫常壓狀態(tài)下可以任意揮發(fā)的有機(jī)固體或是液體）。作為自然界中分布范圍較廣的一種廢氣類型，VOCs廢氣的排放源主要來自于自然源（植被排放、森林火災(zāi)、濕地厭氧過程、野生動(dòng)物排放等）和人為源（工業(yè)、生活、交通源等），其中VOCs廢氣排放主要的“貢獻(xiàn)者”或是“源頭”來自于人類活動(dòng)。在人們的日常生活中（廚房油煙、農(nóng)田秸稈焚燒、建筑裝修）、交通工具（飛機(jī)、火車、汽車等）發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行、石油化工產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域在運(yùn)轉(zhuǎn)過程中都會(huì)對(duì)周圍環(huán)境排放一定的VOCs廢氣。

2 VOCs廢氣的危害

VOCs廢氣含有酸類、酮類、苯類、有機(jī)氮、有機(jī)磷、含氧有機(jī)化合物等可在常溫常壓環(huán)境下大量揮發(fā)出有機(jī)化合物，因此這些易揮發(fā)的有機(jī)化合物對(duì)人體以及周圍環(huán)境會(huì)造成極大的危害。其中VOCs廢氣危害性最大的源頭來自于工業(yè)生產(chǎn)所排放出的有機(jī)化合物：芳胺類有機(jī)物進(jìn)入人體后會(huì)造成人體產(chǎn)生缺氧現(xiàn)象或是細(xì)胞癌變;苯類有機(jī)物廢氣進(jìn)入人體后會(huì)對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的損壞，當(dāng)人體吸收苯類有機(jī)物廢氣超過2%濃度時(shí)，輕者會(huì)造成神經(jīng)系統(tǒng)障礙，嚴(yán)重者則會(huì)造成休克乃至生命危險(xiǎn);苯酸類有機(jī)廢氣進(jìn)入人體后會(huì)損害人體細(xì)胞蛋白質(zhì)而出現(xiàn)全身器官中毒現(xiàn)象;有機(jī)磷化合物進(jìn)入人體后會(huì)出現(xiàn)因?yàn)檠茨憠A酯酶活性下降而引起的神經(jīng)系統(tǒng)障礙;含氧有機(jī)化合物進(jìn)入人體后嚴(yán)重會(huì)造成生命危險(xiǎn);戊醇有機(jī)廢氣進(jìn)入人體后未出現(xiàn)嘔吐、腹瀉、頭疼等狀態(tài)的中毒現(xiàn)象;多環(huán)烴有機(jī)物廢氣進(jìn)入人體短期內(nèi)不會(huì)發(fā)生急性癥狀，但是如果長時(shí)間吸入該種有機(jī)廢氣會(huì)造成器官癌變;有機(jī)物硝基苯進(jìn)入人體后會(huì)對(duì)選項(xiàng)功能、肝臟功能、神經(jīng)系統(tǒng)等人功能系統(tǒng)造成破壞，如果人的皮膚表面大面積接觸有機(jī)物硝基苯會(huì)造成生命危險(xiǎn);有機(jī)氮化合物進(jìn)入人體后會(huì)出現(xiàn)器官癌變;有機(jī)硫化物進(jìn)入人體后會(huì)根據(jù)氣體的濃度來對(duì)人體造成損害（濃度過低和濃度過高分別會(huì)造成中毒現(xiàn)象或是人體死亡）;丙烯醛有機(jī)物廢氣進(jìn)入人體后會(huì)對(duì)人體器官粘膜組織造成嚴(yán)重?fù)p害。

3 VOCs廢氣的處理技術(shù)探討

3.1 傳統(tǒng)VOCs廢氣處理技術(shù)

我國對(duì)于VOCs廢氣的傳統(tǒng)處理技術(shù)主要包括吸附法和燃燒法。

3.1.1 吸附法

吸附法主要是利用各種固體吸附劑（活性炭、分子篩等）的吸附功能將低濃度、高凈化要求的惡臭氣體從氣相轉(zhuǎn)化為固體相[2]。吸附法的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在對(duì)于不同類型和組合的惡臭氣體能夠具備較高的凈化效率。但是吸附法的缺點(diǎn)主要表現(xiàn)為所必備的吸附劑價(jià)格昂貴，吸附劑的再生能力有限，而且只能對(duì)較低溫度和含塵量的惡臭氣體進(jìn)行處理。

3.1.2 燃燒法

燃燒法將廢氣中的污染物直接轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳，主要是借助直接、催化、熱力三種燃燒方式來實(shí)現(xiàn)。

熱力燃燒通過借助天然氣等輔助原料，對(duì)低濃度的有機(jī)廢氣采取燃燒方式處理;催化燃燒主要是借助催化劑，來與廢氣中的有機(jī)氣體完成化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生氧化后，向外界釋放熱量，并排出無害氣體;直接燃燒是通過將廢氣中高濃度、熱值高的氣體直接高溫加熱實(shí)現(xiàn)惡臭氣體凈化。[3]燃燒法的優(yōu)缺點(diǎn)分別為惡臭氣體在燃燒法的作用下被氧化分解的凈化效率高、設(shè)備耗能且容易造成二次污染。

3.2 新型VOCs廢氣處理技術(shù)

3.2.1 吸收法

吸收法主要包括水吸收法和藥業(yè)吸收法兩種。其中水吸收法主要是利用VOCs廢氣中本身含有的易溶于水的特性，通過將水與這些物質(zhì)進(jìn)行結(jié)合來達(dá)到脫臭目的。該方法主要適用于水溶性強(qiáng)且有組織排放源的VOCs廢氣[4]。水吸收法其工藝、操作、管理簡單快捷，而且水吸收法設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)和維修費(fèi)用較低。但是水吸收法需要借助洗滌液來完成廢氣處理，所以使用洗滌液也會(huì)造成二次污染。而且水吸收法對(duì)于硫醇、脂肪酸等物質(zhì)處理能力有限。

藥液吸收法主要是利用藥業(yè)與廢氣中的某些物質(zhì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)來達(dá)到除去臭氣成分的目的。藥液吸收法針對(duì)于大氣量、高中濃度的臭氣有著較強(qiáng)的功效。但是藥液吸收法與水吸收法一樣，使用吸收劑過程中易造成二次污染。

3.2.2 生物法

生物法主要包括生物濾池式脫臭法、洗滌式活性污泥法、生物滴濾池式、爆氣式活性污泥法四種方法。

生物濾池式脫臭法因?yàn)槠涮幚碣M(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)成為現(xiàn)階段生物法當(dāng)中研究最多、且工藝最成熟的常用生物脫臭方法。該方法通過靈活使用土壤脫臭法、堆肥脫臭法、泥炭脫臭法來將惡臭氣體進(jìn)行去塵增濕氣或是降溫等處理后，通過將惡臭氣體從濾床底部向上穿過濾料床，從原有的氣象轉(zhuǎn)化為水與微生物混合相[5]。但是生物濾池式除臭法需要占據(jù)大量的面積來建設(shè)濾床，同時(shí)濾床的填料需要定時(shí)更換，特別是對(duì)于疏水性和難生物降解物質(zhì)的惡臭氣體處理效果較差。

洗滌式活性污泥法通過在吸收器中含有懸浮物泥漿的混合液與惡臭氣體充分接觸后去除，在反應(yīng)器中加入洗滌液來實(shí)現(xiàn)惡臭物質(zhì)被懸浮生長的微生物代謝活動(dòng)所降解溶解。洗滌式活性污泥法設(shè)備的占地面積小，而且具備操作環(huán)境易控制、可以處理大氣量的臭氣、適用范圍較廣的優(yōu)勢。但是該方法具備吸收器、反應(yīng)器等設(shè)備購買費(fèi)用較高、操作復(fù)雜、需要添加營養(yǎng)物質(zhì)等缺陷。

無論是生物滴濾池式還是生物濾池式脫臭法，濾床都是兩種方法必不可少的必備載體。同時(shí)兩種方法使用的濾床的濾料也存在一定的差距。生物滴濾池式主要是使用不提供營養(yǎng)物質(zhì)的惰性材料，例如木炭、塑料等都是惰性材料的極佳選擇。該方法能污染負(fù)荷承載量和微生物數(shù)量高于生物濾池式脫臭法，而且濾床上的惰性濾料可以不用進(jìn)行定期更換。但是該種方法必須要不斷添加營養(yǎng)物質(zhì)來維持池內(nèi)微生物數(shù)量。

3.2.3 低溫等離子體廢氣凈化法

該方法主要適用于向化工、醫(yī)療、塑料、橡膠廠等行業(yè)領(lǐng)域中難以進(jìn)行處理的多組分惡臭氣體的凈化。VOCs廢氣中的污染物與介質(zhì)阻擋放電過程中產(chǎn)生的富含極高化學(xué)活性的粒子（電子、自由基、離子、激發(fā)態(tài)分子等）發(fā)生反應(yīng)，通過轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水等物質(zhì)來實(shí)現(xiàn)凈化廢氣的目的[6]。低溫等離子技術(shù)由于其電子能量高、運(yùn)輸費(fèi)用低、設(shè)備啟動(dòng)停止快等優(yōu)勢，所以在面對(duì)大部分的多組分惡臭氣體有較強(qiáng)的凈化效果。但是低溫等離子體廢氣凈化法所需要的設(shè)備以及配套設(shè)施需要一次性進(jìn)行大量的資金投入。

3.2.4 光催化氧化法

光催化氧化法主要是將VOCs廢氣中的有害物質(zhì)在光合作用下轉(zhuǎn)化為無害性化合物，是VOCs廢氣較為新型的處理技術(shù)。該種處理技術(shù)，主要在光作用之下形成一定化學(xué)反應(yīng)，把廢氣當(dāng)中有害性物質(zhì)有效轉(zhuǎn)化成無害性化合物，將VOCs廢氣污染性降低。目前，國內(nèi)光催化的氧化處理技術(shù)還處于進(jìn)一步研究階段[7]。據(jù)悉，通過光催化的氧化處理技術(shù)來進(jìn)行VOCs廢氣處理，VOCs廢氣當(dāng)中污染物實(shí)際去除率在80%左右，應(yīng)用效果較為理想化。光催化氧化法由于具備設(shè)備面積占地小、運(yùn)行成本低等特點(diǎn)，所以主要適用于煉油廠、化工廠、污水處理廠、制藥廠等惡臭氣體的脫臭凈化處理工作。通過在光催化氧化法領(lǐng)域的專家學(xué)者的共同探究下，采用合適的催化劑能夠達(dá)到70%～80的VOCs廢氣污染物去除率。

4 結(jié)語

自然源和人為源是VOCs廢氣排放的主要奉獻(xiàn)者和生產(chǎn)者，如果政府、排放VOCs廢氣的行業(yè)企業(yè)、移動(dòng)源等隨意將有機(jī)廢氣排放至大氣中，最終VOCs廢氣會(huì)隨著雨水、生物鏈、人類皮膚等危及到人們的身體健康。因此，必須要積極探索新型VOCs廢氣處理技術(shù)來應(yīng)對(duì)日益增長的VOCs廢氣排放量。

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