揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)的研究

大連中嶄環(huán)保技術(shù)有限公司 王志遠(yuǎn)

隨著工業(yè)發(fā)展進(jìn)程的加快，帶有揮發(fā)性質(zhì)的有機(jī)廢氣大量排放，由于經(jīng)濟(jì)發(fā)展初期階段對(duì)環(huán)境認(rèn)知不清，大氣環(huán)境治理相關(guān)措施不夠完善，致使大氣環(huán)境相關(guān)廢氣排放量多項(xiàng)超出核定指標(biāo)，嚴(yán)重影響了人們的正常生活。

一、揮發(fā)性有機(jī)廢氣的危害

（一）室內(nèi)危害

人們長(zhǎng)時(shí)間處于揮發(fā)性有機(jī)廢氣的室內(nèi)環(huán)境中，容易出現(xiàn)頭暈、惡心、乏力等明顯感知癥狀，長(zhǎng)時(shí)間會(huì)大腦供氧不足導(dǎo)致記憶力衰退，更為嚴(yán)重的是損害人體臟器和神經(jīng)系統(tǒng)。

（二）室外危害

首先，揮發(fā)性有機(jī)廢氣對(duì)人體的侵害是巨大的，因?yàn)槿藗兩a(chǎn)、生活離不開空氣，揮發(fā)的有機(jī)氣體會(huì)導(dǎo)致空氣中顆粒狀污染物增多，形成霧霾天氣，隨著呼吸進(jìn)入肺部，久而久之形成病變。在室外環(huán)境中，這種污染物在紫外線的作用下會(huì)產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，人們長(zhǎng)時(shí)間處于這種環(huán)境下，代謝不掉會(huì)沉積在體內(nèi)形成潛在病原體，影響人類健康生存。其次，揮發(fā)性有機(jī)廢氣可發(fā)生反應(yīng)產(chǎn)生高濃度的硫化物和氟化物，嚴(yán)重抑制植物的生長(zhǎng)發(fā)育，甚至枯竭死亡，在濃度較低的大氣污染區(qū)域，植物也會(huì)發(fā)生慢性病變，影響植物的坐果和收成。最后，揮發(fā)性有機(jī)廢氣顆粒直徑較大，濃度較大時(shí)通過肉眼可以發(fā)現(xiàn)空氣變得混濁，陽光被空氣中的微塵所遮擋，植物長(zhǎng)時(shí)間無法進(jìn)行光合作用會(huì)影響生長(zhǎng)，物理因素導(dǎo)致微塵在水汽凝結(jié)核作用下形成降雨，影響氣候。

二、關(guān)于揮發(fā)性有機(jī)廢氣的概述

（一）揮發(fā)性有機(jī)廢氣的定義和概況

一般而言，在室溫條件下，飽和氣壓為133Pa，沸點(diǎn)在50℃～260℃的具備揮發(fā)特性的有機(jī)物產(chǎn)生的氣體，我們稱之為揮發(fā)性有機(jī)廢氣。這種揮發(fā)性有機(jī)廢氣主要由氨、硫化物、烴類、醛類等物質(zhì)構(gòu)成。在所有組成揮發(fā)性有機(jī)廢氣的物質(zhì)中，甲醛是最為人熟知的一種。依照世界衛(wèi)生組織的標(biāo)準(zhǔn)來對(duì)其進(jìn)行定義的話，大多數(shù)揮發(fā)性廢氣都相對(duì)較易溶于有機(jī)溶劑，同時(shí)不溶于水。但在這些有機(jī)廢氣中還存在一個(gè)例外情況，即甲醛，甲醛極易溶于水。因此，在大部分情況下空氣中的揮發(fā)性有機(jī)廢氣的濃度都不是很高。然而因?yàn)槠涔餐嬖跁r(shí)具備難以掌控的聯(lián)合作用，所以對(duì)其治理工作的開展并不順利。

（二）揮發(fā)性有機(jī)廢氣產(chǎn)生的各種危害

當(dāng)前環(huán)境下，多種復(fù)合形成的揮發(fā)性有機(jī)廢氣由汽車尾氣、工業(yè)化工生產(chǎn)、企業(yè)家具制造等多種方式產(chǎn)生。依據(jù)科學(xué)統(tǒng)計(jì)，城市的揮發(fā)性有機(jī)廢氣濃度往往在傍晚或清晨達(dá)到頂峰，假若在氣溫較低的冬季，其消退時(shí)間將會(huì)大大延長(zhǎng)。其中的有害物質(zhì)對(duì)于習(xí)慣早晚鍛煉或散步的行人將會(huì)造成嚴(yán)重危害。短時(shí)間接觸可能沒有不良癥狀或出現(xiàn)胸悶、氣短等輕微癥狀。長(zhǎng)時(shí)間吸收揮發(fā)性有機(jī)廢氣極易引發(fā)肺部炎癥和呼吸道感染等。而對(duì)于原本就有肺部障礙的人員來說極有可能加劇病癥，嚴(yán)重情況下可能危及個(gè)人生命。揮發(fā)性有機(jī)廢氣會(huì)對(duì)人們生活環(huán)境造成巨大影響，極大地威脅著人們的生命健康，需要采取相關(guān)措施進(jìn)行處理。

三、揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)分類

（一）生物處理技術(shù)

生物處理是最接近自然的處理方式，該種治理技術(shù)旨在通過微生物作用的方式降解廢棄物，進(jìn)而將其轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸?、水等常見無毒物質(zhì)，起到凈化環(huán)境、處理廢氣的作用。生物處理技術(shù)常被應(yīng)用于廢水處理，效果較為理想，然而揮發(fā)性有機(jī)廢氣與廢水相比存在不穩(wěn)定性，微生物與廢水互相作用時(shí)可保持液體狀態(tài)，但與廢氣互相作用時(shí)就可能發(fā)生反應(yīng)，嚴(yán)重影響廢氣的處理。在采用生物處理技術(shù)治理廢氣時(shí)，最需要注意的就是保證廢氣在降解過程中始終處于液化狀態(tài)，確定有毒有害物質(zhì)在吸附狀態(tài)下進(jìn)行降解，避免更多的危害物質(zhì)產(chǎn)生。目前中國(guó)在生物處理技術(shù)的研究方面取得了較大的進(jìn)步，但研究者尚未明確該種技術(shù)應(yīng)該如何應(yīng)用在實(shí)踐之中，所以能充分借助生物處理技術(shù)實(shí)現(xiàn)廢氣處理的企業(yè)極少。如今，生物處理技術(shù)的研究方向除了實(shí)踐應(yīng)用外，還包含技術(shù)的優(yōu)化，即通過生物作用的方式將揮發(fā)性有機(jī)廢氣分解為可為人們所利用的有機(jī)物質(zhì)，為此研究者需要更深一步地發(fā)掘適合應(yīng)用在廢氣處理方面的微生物，并觀察微生物作用時(shí)的化學(xué)反應(yīng)，確保生成的物質(zhì)無毒無害。

（二）活性炭纖維應(yīng)用技術(shù)

活性炭纖維技術(shù)對(duì)選材的要求較高，需要應(yīng)用到各種環(huán)保材料，對(duì)企業(yè)存在一定的專業(yè)性考驗(yàn)?；钚蕴坷w維的作用原理在于表面吸附能力，此種材料表面積大，延展性好，可以起到良好的空氣凈化作用，實(shí)踐推廣價(jià)值較高。目前活性炭纖維技術(shù)研究的重難點(diǎn)在于污染物的處理，當(dāng)活性碳纖維遇到揮發(fā)性有機(jī)廢氣時(shí)，其表面毛孔會(huì)張大，在吸收廢氣的同時(shí)釋放凈化空氣的碳原子，研究者應(yīng)當(dāng)保證物理反應(yīng)過程的高效、標(biāo)準(zhǔn)，全面利用活性碳纖維自帶的環(huán)保性能，起到良好的治理作用。

（三）微波催化氧化技術(shù)

微波催化氧化是更為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的一種處理技術(shù)，該種技術(shù)可以極大地縮短廢氣處理的時(shí)間，減少對(duì)資源的消耗，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)約資源的目的。微波催化氧化技術(shù)可以應(yīng)用吸附劑數(shù)十次以上，且依然存在極強(qiáng)的吸附性。目前學(xué)術(shù)界應(yīng)當(dāng)加大對(duì)微波催化氧化技術(shù)的研究程度，探究如何將該技術(shù)充分應(yīng)用在實(shí)踐中，使部分企業(yè)在追求經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)完成保護(hù)環(huán)境的任務(wù)，減少中國(guó)政府在環(huán)境治理方面的成本支出。

（四）冷卻技術(shù)

冷卻技術(shù)可以在短時(shí)間內(nèi)凝結(jié)廢棄物，實(shí)踐中常用大型冷卻設(shè)備進(jìn)行揮發(fā)性有機(jī)廢氣的處理，憑借不同物質(zhì)具有不同溫度敏感性的原理將廢氣中的物質(zhì)凝結(jié)在一起，實(shí)現(xiàn)廢氣顆粒的自動(dòng)分離。在分離之后，工作人員可將其中能夠循環(huán)利用的物質(zhì)直接取用，并將有毒有害物質(zhì)進(jìn)行后續(xù)處理，提升資源的可持續(xù)性利用能力。目前冷卻技術(shù)的發(fā)展方向?yàn)榧夹g(shù)的優(yōu)化革新，因?yàn)槔鋮s技術(shù)需要較高的專業(yè)操作能力，且成本較高，所以政府應(yīng)當(dāng)積極地引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，降低國(guó)內(nèi)冷卻技術(shù)的應(yīng)用成本，從而實(shí)現(xiàn)冷卻技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

（五）吸附技術(shù)

吸附技術(shù)是最為常用的廢氣處理技術(shù)，該種技術(shù)存在應(yīng)用便捷等顯著優(yōu)勢(shì)，且中國(guó)的吸附技術(shù)相對(duì)來說發(fā)展較好，企業(yè)可購買吸附設(shè)備來進(jìn)行廢氣處理，實(shí)現(xiàn)廢氣治理的目的。不僅如此，吸附技術(shù)應(yīng)用在中高污染環(huán)境中可以獲得更為理想的效果，所以政府應(yīng)當(dāng)結(jié)合吸附技術(shù)的實(shí)際特點(diǎn)進(jìn)行推廣，將其重點(diǎn)應(yīng)用在高污染區(qū)域，實(shí)現(xiàn)揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理的目的。

（六）燃燒處理法

1.蓄熱式催化燃燒技術(shù)（RCO）

同樣作為比較常用的揮發(fā)性有機(jī)廢氣處理辦法，催化燃燒處理法（RCO）是在溫度比較低的情況下，利用含有催化作用的催化劑，對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣中存在的部分可以燃燒的成分進(jìn)行催化燃燒，然后使得這一部分廢氣氧化分解，進(jìn)而降低揮發(fā)性有機(jī)廢氣的排放量。這種催化燃燒處理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于，其自身具有相當(dāng)高的安全性，同時(shí)還可以顯著減少有害氣體及其生成。然而這種方法也存在其自身的局限性，即對(duì)于催化劑的選擇有著十分苛刻嚴(yán)格的要求，在揮發(fā)性有機(jī)廢氣中，部分廢氣會(huì)對(duì)催化劑的使用產(chǎn)生不同程度的負(fù)面影響。所以，在選擇這種催化燃燒處理辦法對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣進(jìn)行處理之前，應(yīng)當(dāng)對(duì)廢氣進(jìn)行一次前期的預(yù)處理，這種預(yù)處理可以使用更為安全的吸附處理技術(shù)進(jìn)行，在完成吸附處理之后，即可使用催化燃燒技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步處理。

2.蓄熱式熱力焚燒技術(shù)（RTO）

除此之外，還有另一種常見的燃燒法，即蓄熱式熱力焚燒技術(shù)（RTO），這項(xiàng)技術(shù)是將有機(jī)廢氣先利用蓄熱室預(yù)熱，再投入氧化室之中，逐漸將溫度提升至800℃左右，使得有機(jī)廢氣中的VOCs氧化分解生成水以及二氧化碳。再經(jīng)由另外一個(gè)蓄熱室將氧化后的高溫氣體進(jìn)行處理，最終將其排出RTO系統(tǒng)。整個(gè)過程構(gòu)成有效循環(huán)，所有的蓄熱室都在排出和輸入有機(jī)廢氣雙模式下轉(zhuǎn)換，按實(shí)際需要進(jìn)行時(shí)間的切換。吸附濃縮催化燃燒處理技術(shù)充分結(jié)合了吸附和催化燃燒兩種技術(shù)手段的優(yōu)勢(shì)，利用活性炭對(duì)揮發(fā)污染物進(jìn)行吸附，當(dāng)活性炭吸附能力飽和時(shí)可停止凈化裝置，通過先進(jìn)技術(shù)手段，在設(shè)備熱氣流的作用下將揮發(fā)污染物從活性炭中降解出來，活性炭可進(jìn)行重復(fù)吸附，減少吸附性成本的投入。當(dāng)吸附的揮發(fā)性有機(jī)廢氣被熱氣流脫附到原來濃度的幾十倍時(shí)，可導(dǎo)入催化燃燒裝置達(dá)到凈化目的，揮發(fā)性的有機(jī)廢氣在催化燃燒的作用下形成二氧化碳和水被釋放。在揮發(fā)性污染物質(zhì)濃度較高時(shí)，利用技術(shù)手段可作用于催化裝置上引燃，引燃后的熱氣被吸附于催化床，使其成為再生熱能，這種熱能一部分被排放空氣中，另一部分可轉(zhuǎn)化為熱能，被重復(fù)利用。催化燃燒處理裝置的主要組成部件為凈化機(jī)、引風(fēng)裝置和控制器，其技術(shù)穩(wěn)定、操作安全、維保便捷、凈化效果優(yōu)良，在對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣處理中，運(yùn)營(yíng)成本較低、運(yùn)行效率高、適用性較強(qiáng)。

四、結(jié)語

綜上所述，揮發(fā)性有機(jī)廢氣對(duì)于自然生態(tài)環(huán)境的危害是顯而易見的，同時(shí)在我們生產(chǎn)生活的環(huán)境中埋下了隱患。如今，距離人們意識(shí)到揮發(fā)性有機(jī)廢氣的危害已經(jīng)過了很多年，對(duì)于揮發(fā)性有機(jī)廢氣的治理技術(shù)也有了許多突破和進(jìn)展，治理技術(shù)正在不斷完善，但依然有許多需要改進(jìn)的地方。所以，為了實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)高效、健康、持續(xù)地發(fā)展，揮發(fā)性有機(jī)廢氣的處理工作和環(huán)境治理工作需要不斷加強(qiáng)，建設(shè)更加美好的人類生存環(huán)境。