基于環(huán)保視覺下的廢氣處理方法研究

山東碧宇環(huán)保工程有限公司 何玲，李騰寶

VOC廢氣是一種有著極強(qiáng)污染性的有機(jī)氣體，如果不經(jīng)過處理就直接排放到大氣當(dāng)中，不僅會(huì)對(duì)大氣環(huán)境造成污染，還會(huì)對(duì)人類的身體健康和生命安全產(chǎn)生威脅。而要想對(duì)VOC廢氣進(jìn)行妥善的處理，使其達(dá)到相應(yīng)的排放標(biāo)準(zhǔn)，為我國(guó)工業(yè)領(lǐng)域的可持續(xù)發(fā)展提供保證，就必須要充分意識(shí)到VOC廢氣處理的必要性，了解我國(guó)VOC廢氣的來源，然后綜合考慮各方面的因素選擇科學(xué)合理的廢氣處理技術(shù)。

一、環(huán)保視覺下VOC廢氣的處理必要性

VOC是一種有機(jī)化合物，具有較強(qiáng)的揮發(fā)性。作為一種有機(jī)溶劑，VOC在工業(yè)生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用。但是，也因?yàn)閂OC的揮發(fā)性，所以在工業(yè)生產(chǎn)中會(huì)對(duì)周圍的生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染，對(duì)人類的身體健康和生命安全產(chǎn)生嚴(yán)重的威脅。在工業(yè)領(lǐng)域，VOC是一種非常重要的生產(chǎn)原材料。同時(shí)，又在醫(yī)藥化工產(chǎn)品制造領(lǐng)域、電子制造領(lǐng)域、印刷品制造領(lǐng)域以及家具制造領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。

站在環(huán)保角度分析，VOC廢氣在進(jìn)入大氣環(huán)境之后，不僅會(huì)對(duì)大氣環(huán)境產(chǎn)生污染，還會(huì)使大氣環(huán)境喪失部分功能。而大氣環(huán)境是人類賴以生存的環(huán)境，如果大氣環(huán)境的功能受到影響，那么也會(huì)對(duì)人類的生存與發(fā)展產(chǎn)生威脅。所以，必須要對(duì)VOC廢氣進(jìn)行妥善的處理。

站在人類角度分析，VOC廢氣中的很多成分都是有毒的。如果VOC廢氣進(jìn)入人體，就會(huì)對(duì)人體的神經(jīng)產(chǎn)生破壞，使人體出現(xiàn)中毒癥狀，感染疾病或者留下終身無法修復(fù)的損傷。例如，苯類化合物就是VOC廢氣中的一種成分。這種成分在進(jìn)入人體后會(huì)直接損害人體的中樞神經(jīng)、血液和器官，使人出現(xiàn)神經(jīng)系統(tǒng)障礙、敗血癥等疾病，甚至在短時(shí)間內(nèi)面臨死亡的威脅[1]。換句話說，VOC廢氣對(duì)于人體的致病率和致死率非常高，必須要得到妥善的處理。

二、VOC廢氣的排放來源

我國(guó)是一個(gè)典型的制造大國(guó)，每年排放的VOC廢氣量居世界首位，所以我國(guó)自然環(huán)境和國(guó)民身體健康受到VOC廢氣的影響也最為嚴(yán)重。VOC廢氣的排放來源主要包含室內(nèi)和室外兩種來源。在室內(nèi)，天然氣燃燒、地暖、吸煙以及烹飪等產(chǎn)生的煙霧中，均存在著VOC廢氣[2]。另外，家用電器、建筑材料以及人體正常呼吸所排出的廢氣中，也含有VOC廢氣。在室外，以下幾大行業(yè)是VOC廢氣的主要來源：第一，水處理行業(yè)中的沼氣池、垃圾池和污水處理廠；第二，紡織品行業(yè)的鞋膠和衣物柔順劑中；第三，玩具行業(yè)中的涂改液和香味玩具；第四，家具裝飾材料中的涂料、油漆以及膠粘劑等；第五，各種內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行中使用的燃煤和燃油等；第六，汽車配件材料，例如膠水、油漆以及有機(jī)溶劑等；第七，焦油煉化、煤礦、石油開采與加工以及天然氣開采與利用等。

通過分析VOC廢氣的排放來源，可以明確VOC廢氣的排放具有一定的不確定性，這也對(duì)相應(yīng)處理技術(shù)的應(yīng)用提出了更加苛刻的要求。目前，我國(guó)針對(duì)VOC廢氣的治理，主要集中在廢氣處理方面[3]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2020年，在山東和江蘇工業(yè)生產(chǎn)中，排放了150萬噸VOC廢氣，占比全國(guó)VOC廢氣總排放量的21%，河南和湖北等地排放的VOC廢氣量為70萬噸，占比全國(guó)VOC廢氣總排放量的20%。由此可見，VOC廢氣的排放有著鮮明的地域性特點(diǎn)。針對(duì)VOC廢氣的處理，也應(yīng)當(dāng)使用差異性的處理技術(shù)。

三、環(huán)保視覺下VOC廢氣處理技術(shù)

（一）熱破壞法

所謂熱破壞法，指的是對(duì)VOC廢氣進(jìn)行直接或輔助燃燒，或者利用催化劑使VOC廢氣發(fā)生快速化學(xué)反應(yīng)，將其轉(zhuǎn)化為不具有危害性或者危害性較小的氣體的處理技術(shù)。這種處理技術(shù)僅適用于VOC廢氣濃度低的情況。在實(shí)際應(yīng)用中，熱破壞法可以細(xì)分為兩種類型。一種是直接火焰燃燒法，如圖1所示。這種VOC廢氣處理方法對(duì)于VOC廢氣的熱處理效率較高，可以達(dá)到99%。另一種是催化燃燒法，指的是在催化床層的作用下，使VOC廢氣在短時(shí)間內(nèi)完成化學(xué)反應(yīng)。與第一種熱破壞法相比，這種熱破壞法消耗的時(shí)間成本更低，缺點(diǎn)是對(duì)催化劑的依賴性比較強(qiáng)。如果沒有催化劑，那么催化燃燒法將不能發(fā)揮出任何作用。目前，金屬和金屬鹽是最常用的兩種催化劑。雖然這兩種催化劑的應(yīng)用效果較好，應(yīng)用技術(shù)也相對(duì)成熟，但是應(yīng)用成本卻非常高。所以，業(yè)內(nèi)人士一直在研究能夠替代這兩種催化劑的物體。另外，在催化VOC廢氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的過程中，為了保證催化劑的活性和穩(wěn)定性，還必須要有相應(yīng)的載體。例如，陶瓷就是最為常用的催化劑載體。

圖1 催化燃燒流程示意圖

（二）吸附法

針對(duì)濃度低、通量高的VOC廢氣，可以選擇吸附法進(jìn)行處理。目前，吸附法在VOC廢氣處理中的應(yīng)用已經(jīng)非常成熟，整個(gè)處理過程不僅不會(huì)造成過多的能量消耗，還可以獲得非常理想的處理效果，并保證處理效率。雖然這種處理技術(shù)值得大力推廣，但是也暴露出了一定的缺陷。即這種處理技術(shù)的應(yīng)用需要使用到體積極為龐大的處理設(shè)備，且整個(gè)工藝流程具有較高的復(fù)雜性。如果VOC廢氣中含有較多的雜質(zhì)，工作人員還面臨著中毒的威脅[4]。針對(duì)吸附法的應(yīng)用，關(guān)鍵在于吸附劑的選擇。目前，活性炭由于具有較好的細(xì)孔結(jié)構(gòu)，所以是最主要的吸附劑。而且，對(duì)活性炭進(jìn)行氧化鐵處理或臭氧處理后，其吸附效果還會(huì)進(jìn)一步增強(qiáng)，進(jìn)而為VOC廢氣的處理安全性與有效性提供保障。

（三）生物處理法

利用生物處理法對(duì)VOC廢氣進(jìn)行處理，指的是借助微生物的生理過程，將VOC廢氣中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為CO2、H2O等無害的物質(zhì)，如圖2所示。通常情況下，利用生物處理法對(duì)VOC廢氣進(jìn)行處理，主要包含以下三個(gè)步驟。第一步，先將VOC廢氣中的污染物與水接觸，使其快速溶解到水中。第二步，有機(jī)物在液膜中溶解，液態(tài)下的有機(jī)物濃度較低，就會(huì)向生物膜處擴(kuò)散，而生物膜上的微生物就會(huì)趁機(jī)吸收這些有機(jī)物。第三步，有機(jī)廢氣被微生物吸收之后，就會(huì)在微生物的生理代謝中被降解，并形成無害的化合物。

圖2 微生物凈化VOC廢氣的原理圖

（四）變壓吸附分離與凈化技術(shù)

對(duì)氣體組分可吸附在固體材料上的特性加以利用，將VOC廢氣注入有機(jī)廢氣與分離凈化裝置中，氣體受到的壓力就會(huì)產(chǎn)生變化。根據(jù)這一變化來達(dá)到VOC廢氣的處理效果，就是變壓吸附分離與凈化技術(shù)的應(yīng)用原理。這種VOC廢氣處理方法的本質(zhì)還是物理作用，即利用沸石分子篩等材料，對(duì)VOC廢氣進(jìn)行凈化處理。這種沸石分子篩在特定的溫度和壓力環(huán)境中，可以對(duì)VOC廢氣中的有機(jī)成分進(jìn)行有效的吸附，并將其余氣體輸送到下一個(gè)環(huán)節(jié)[5]。被沸石分子篩吸附的有機(jī)廢氣，可以借助特定的工序轉(zhuǎn)化為具有較高再生能力的吸附劑，進(jìn)而再次投入到VOC廢氣的處理工藝當(dāng)中，直至VOC廢氣被徹底凈化。

目前，這種技術(shù)已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)中得到廣泛的應(yīng)用，并在氣體分離方面表現(xiàn)出突出的優(yōu)勢(shì)。與其他技術(shù)相比，這種VOC廢氣處理技術(shù)的應(yīng)用，產(chǎn)生的能耗更少、成本更低，處理后的氣體的純度更高，對(duì)周圍環(huán)境的污染更小。

（五）液體吸收法

所謂液體吸收法，其實(shí)就是一種綜合性的VOC廢氣處理方法。利用這種方法對(duì)VOC廢氣進(jìn)行處理，需要經(jīng)過兩個(gè)步驟。第一步，物理性處理，即借鑒生物處理法中的蓄水池設(shè)施，設(shè)置一個(gè)專用于液體吸收工序的蓄水池，然后將煙氣排放到這一蓄水池中，先將VOC廢氣中能夠溶于水的揮發(fā)性有機(jī)物進(jìn)行溶解。這些被溶解的揮發(fā)性有機(jī)物就會(huì)成功地被回收、解析，轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)。第二步，化學(xué)性處理，即針對(duì)VOC廢氣中不溶于水的揮發(fā)性物質(zhì)，就可以使用特定溶劑，使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為無害的物質(zhì)。

與其他VOC廢氣處理方法相比，液體吸收法的應(yīng)用適用范圍更加廣泛，且可以通過物理法與化學(xué)法的結(jié)合對(duì)VOC廢氣中所有具有揮發(fā)性的有機(jī)物進(jìn)行徹底的處理[6]。但是，液體吸收法的應(yīng)用成本過高、應(yīng)用工藝過于復(fù)雜、煩瑣，針對(duì)VOC廢氣的處理效率偏低也是制約其發(fā)展的主要因素。

另外，液體吸收法的應(yīng)用，還可以讓物質(zhì)的循環(huán)利用成為課程。即在物理性處理環(huán)節(jié)中，水可以吸收VOC廢氣中的部分有害物質(zhì)，而這些有害物質(zhì)經(jīng)過回收和加工，就可以再次應(yīng)用到其他生產(chǎn)領(lǐng)域當(dāng)中，發(fā)揮相應(yīng)的作用。所以，液體吸收法對(duì)VOC廢氣的循環(huán)利用價(jià)值進(jìn)行了挖掘。

四、環(huán)保視覺下VOC廢氣的處理效率提高策略

（一）引進(jìn)高素質(zhì)人才

要想提高VOC廢氣的處理效率，還需要將更多的高素質(zhì)人才引進(jìn)到VOC廢氣處理的具體工作當(dāng)中。因?yàn)閂OC廢氣的來源具有一定的復(fù)雜性和多樣性，整個(gè)VOC廢氣處理過程也存在著很多不確定因素。如果沒有高素質(zhì)人才進(jìn)行親自操作，或者在旁全程監(jiān)督和指導(dǎo)，那么VOC廢氣的處理效率將會(huì)大打折扣。所以，非常有必要引進(jìn)大量高素質(zhì)人才，利用人才優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)VOC廢氣處理水平的提升。首先，工業(yè)企業(yè)也要對(duì)VOC廢氣處理人員的薪資福利進(jìn)行調(diào)整，提高VOC廢氣處理人員的薪資水平激發(fā)VOC廢氣處理人員參與VOC廢氣處理工作的積極性與主動(dòng)性[7]。其次，工業(yè)企業(yè)需要在企業(yè)內(nèi)部進(jìn)行系統(tǒng)的培訓(xùn)，將各種不同的VOC廢氣處理方法的應(yīng)用原理、應(yīng)用技巧以及應(yīng)用注意事項(xiàng)講解給VOC廢氣處理人員，然后對(duì)企業(yè)現(xiàn)有的VOC廢氣處理技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化，從整體上提高VOC廢氣處理效率。最后，在實(shí)際的VOC廢氣處理工作當(dāng)中，也要結(jié)合VOC廢氣的關(guān)鍵處理環(huán)節(jié)，進(jìn)行人才的培養(yǎng)，引導(dǎo)其通過技術(shù)升級(jí)、技術(shù)改造等方式實(shí)現(xiàn)VOC廢氣處理效率的全面提升。

（二）加強(qiáng)VOC廢氣排放量的控制

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)活動(dòng)中產(chǎn)生的VOC廢氣排放量呈逐年上升趨勢(shì)。在這種形勢(shì)下，只有對(duì)現(xiàn)階段的VOC廢氣處理技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化和革新，才能夠有效減少VOC廢氣對(duì)周邊環(huán)境的影響。首先，工業(yè)企業(yè)需要在實(shí)際工作中充分意識(shí)到VOC廢氣處理的重要性，并明確自身在VOC廢氣處理中應(yīng)當(dāng)承擔(dān)的責(zé)任與義務(wù)。然后結(jié)合企業(yè)內(nèi)部的實(shí)際情況進(jìn)行科學(xué)的布局，用以減少工業(yè)生產(chǎn)過程中VOC廢氣的排放，進(jìn)而為企業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展打好基礎(chǔ)。其次，工業(yè)企業(yè)需要對(duì)當(dāng)?shù)卣块T出臺(tái)的VOC廢氣處理要求和VOC廢氣處理標(biāo)準(zhǔn)予以深入的研究，然后按照相關(guān)要求和標(biāo)準(zhǔn)對(duì)企業(yè)內(nèi)部現(xiàn)有的VOC廢氣處理技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新和優(yōu)化。并在相關(guān)法律法規(guī)的約束下，強(qiáng)化自身的VOC廢氣處理意識(shí)，主動(dòng)與當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境保護(hù)工作進(jìn)行對(duì)接，為企業(yè)的生態(tài)化發(fā)展打好基礎(chǔ)。再次，工業(yè)企業(yè)需要在實(shí)際生產(chǎn)過程中，對(duì)現(xiàn)有的生產(chǎn)模式進(jìn)行優(yōu)化和改造，加強(qiáng)VOC廢氣排放量的控制[8]。例如，可以將太陽(yáng)能和生物能等能源應(yīng)用到工業(yè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)當(dāng)中，替代煤炭資源?；蛘呓柚兌容^高的能源控制VOC廢氣的排放量和工業(yè)生產(chǎn)的成本投入。最后，工業(yè)企業(yè)還需要積極主動(dòng)地學(xué)習(xí)和借鑒其他VOC廢氣處理方面的先進(jìn)技術(shù)和經(jīng)驗(yàn)，然后將其應(yīng)用到自身VOC廢氣處理環(huán)節(jié)當(dāng)中，通過VOC廢氣處理工藝運(yùn)行機(jī)制的優(yōu)化和管理模式的創(chuàng)新，提高VOC廢氣處理的規(guī)范性與標(biāo)準(zhǔn)性，減少VOC廢氣處理中出現(xiàn)的問題，為企業(yè)的與時(shí)俱進(jìn)提供保障。

綜上所述，VOC廢氣是一種污染性較強(qiáng)的污染物質(zhì)，會(huì)對(duì)大氣環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的污染，對(duì)人類的身體健康和生命安全產(chǎn)生嚴(yán)重的威脅，必須要對(duì)其進(jìn)行妥善的處理，才能夠?qū)⑵渑欧诺酱髿猸h(huán)境當(dāng)中。由于不同的VOC廢氣處理技術(shù)有著不同的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。所以，要想保證VOC廢氣處理的最終效果，不僅要根據(jù)實(shí)際情況科學(xué)選擇處理技術(shù)，還需要引進(jìn)高素質(zhì)人才、加強(qiáng)對(duì)VOC廢氣排放量的控制，從總體上實(shí)現(xiàn)VOC廢氣處理水平的提高。