固定污染源VOCs廢氣治理原理及高效措施相關(guān)研究及探討

江海濤 付春霞 付云霞

四川省核工業(yè)輻射測(cè)試防護(hù)院（四川省核應(yīng)急技術(shù)支持中心），中國(guó)·四川 成都 610052

1 引言

VOCs 廢氣即揮發(fā)性有機(jī)化學(xué)物，一旦排放到大氣中容易引起霧霾、光污染等問題，對(duì)大氣環(huán)境以及人體健康造成嚴(yán)重的威脅。尤其是在現(xiàn)代化社會(huì)發(fā)展背景下，工業(yè)化進(jìn)程加快，再加上環(huán)境監(jiān)理不到位，導(dǎo)致VOCs 廢氣污染日益嚴(yán)重。因此，加強(qiáng)對(duì)固定污染源VOCs 廢氣的科學(xué)治理勢(shì)在必行。由于不同的工業(yè)生產(chǎn)工藝所排放的VOCs 廢氣很大的不同，因此需要利用差異化的治理方式進(jìn)行處理，并結(jié)合實(shí)際情況利用多層級(jí)組合技術(shù)，既可以對(duì)有機(jī)物進(jìn)行深度凈化處理，又不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染。

2 固定污染源VOCs 廢氣概述

2.1 特點(diǎn)與來源

VOCs 廢氣是揮發(fā)性有機(jī)化合物，其中主要包含鹵代烴、酯基等。該類物質(zhì)具有較強(qiáng)的刺激性氣味，毒性較大，致畸形強(qiáng)，一旦受到日光照射，容易被分解并形成臭氧，其氧化作用會(huì)對(duì)人體、環(huán)境等造成極大的危害性[1]。VOCs 廢氣來源較為廣泛，主要來源于燃料燃燒、涂料生產(chǎn)、化工生產(chǎn)、溶劑制造等行業(yè)中，其中工業(yè)生產(chǎn)所排放的VOCs 廢氣量大，對(duì)環(huán)境污染相對(duì)較為嚴(yán)重。

2.2 VOCs 廢氣危害性

實(shí)驗(yàn)顯示，在VOCs 廢氣中包含有幾百種化學(xué)物質(zhì)和生物性物質(zhì)，而且其數(shù)量仍處于持續(xù)上升階段，這些成分中，部分物質(zhì)具有較強(qiáng)的毒性和致癌性，一旦大氣中的揮發(fā)性有機(jī)化合物的濃度超過標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值，就很容易對(duì)人體造成急性中毒現(xiàn)象，一般表現(xiàn)為頭痛、頭暈、咳嗽、惡心等癥狀，嚴(yán)重的情況下甚至出現(xiàn)肝中毒、昏迷等后果。由此可見VOCs 廢氣對(duì)人體生命健康危害性較大[2]。

此外，VOCs 廢氣對(duì)大氣環(huán)境也會(huì)造成極大的危害，很多城市出現(xiàn)的霧霾天氣就是由于空氣中VOCs 廢氣濃度過高造成的，排放到大氣中的VOCs 廢氣，與大氣中的二氧化硫、氮化物等產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，形成硝酸鹽、硫酸鹽、二次有機(jī)顆粒等物質(zhì)，這些物質(zhì)在空氣中長(zhǎng)時(shí)間懸浮滯留，在光線作用下發(fā)生散射現(xiàn)象，影響空氣能見度。此外，VOCs 廢氣還會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的平衡造成破壞，加速城市環(huán)境惡化程度，破壞城市生存環(huán)境，非常不利于人類生存與發(fā)展。因此，當(dāng)前中國(guó)采取了很多方式對(duì)固定污染源VOCs 廢氣進(jìn)行治理，如熱破壞法、活性炭吸附法、光催化法、冷凝法、生物膜處理法等，同時(shí)還利用多種技術(shù)的組合方式進(jìn)行徹底處理，起到良好的治理效果。

3 固定污染源VOCs 廢氣治理工藝及應(yīng)用原理

3.1 燃燒催化法

該方法主要是利用催化劑對(duì)廢氣產(chǎn)生完全催化氧化反應(yīng)，從而可以使廢氣中的有害可燃組分充分氧化，并在此過程中生成二氧化碳與水。在固定污染源VOCs 廢氣中，大部分的有機(jī)物都可以進(jìn)行燃燒，因此該種方式在固定污染源VOCs 廢氣治理中發(fā)揮了呈現(xiàn)出極佳的效果，成為凈化含烴類化合物廢氣的主要方法之一。利用該方式還可以對(duì)有機(jī)化合物的惡臭進(jìn)行消除。該方式在金屬印刷、絕緣材料、漆包線等行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用，不僅可以對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣進(jìn)行凈化治理，而且還可以減少能源效果，并對(duì)燃燒過程中的熱量進(jìn)行回收再利用，提高資源利用率，增加經(jīng)濟(jì)效益。燃燒催化法是一種無火焰燃燒法，安全性較高；在燃燒中的溫度要求不高，一般在400℃左右既可以對(duì)烴類以及一氧化碳進(jìn)行完全反應(yīng)，同時(shí)對(duì)輔助燃料的需求較少[3]。

3.2 活性炭吸附法

該方式主要是利用活性炭對(duì)VOC 廢氣中的污染物質(zhì)進(jìn)行吸附。在具體應(yīng)用中，包含以下步驟：預(yù)處理過程中，需要對(duì)廢氣中的固體顆粒物和液滴等進(jìn)行清除，如利用干式過濾的方式對(duì)其進(jìn)行處理，這樣才能保障使用活性炭進(jìn)行吸入時(shí)，使其炭層具有足夠的孔隙率，避免固體顆粒物堵塞空隙，影響氣體流通；利用3 個(gè)左右的固定床吸附器對(duì)廢氣進(jìn)行連續(xù)性吸附處理，當(dāng)吸附劑在持續(xù)性吸附中飽和之后，需要對(duì)其進(jìn)行再生處理，如可以使用水蒸氣脫附法，讓活性炭再生，這主要是利用有機(jī)化合物與水不互溶性，通過脫附、冷凝、分離環(huán)節(jié)，可以對(duì)有機(jī)溶劑進(jìn)行回收；針對(duì)那些溶于水的有機(jī)溶劑，可以利用精餾的方式對(duì)其進(jìn)行回收脫附。利用該方式對(duì)VOCs 進(jìn)行處理，可以對(duì)吸附劑再生回收，能源消耗低，可以降低使用成本[4]。

3.3 活性炭吸附+催化燃燒法

該方式主要是利用新型活性炭如蜂窩炭或者纖維炭，對(duì)濃縮低濃度的有機(jī)廢氣進(jìn)行吸附，讓其吸附飽和后，輸入熱空氣對(duì)活性炭進(jìn)行加熱，可以把有機(jī)廢氣從活性炭中脫附出來，然后將其引入催化燃燒床進(jìn)行燃燒處理，通過與催化劑的氧化催化作用，把有機(jī)化合物轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳，在燃燒過程中產(chǎn)生的大量熱能可以進(jìn)行回收用于冷空氣加熱，即熱交換，降溫后的氣體可以進(jìn)行排放，也可以對(duì)活性炭進(jìn)行脫附再生，實(shí)現(xiàn)對(duì)廢熱的循環(huán)利用，達(dá)到節(jié)能降排的目的。在該工藝中使用的吸附床氣流分布均勻，而且較為穩(wěn)定，吸附效果好，可以對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行有效性吸附凈化，同時(shí)能耗較低，并可以對(duì)燃燒后的熱能進(jìn)行回收和循環(huán)利用，提升廢熱利用率，確保對(duì)有機(jī)物的徹底處理，避免產(chǎn)生二次污染，而且應(yīng)用成本較低[5]。

3.4 UV 光解法

UV 光解法即紫外線光解法，利用特制的高能UV 紫外線光束對(duì)VOCs 廢氣進(jìn)行照射，可以對(duì)廢氣中的有機(jī)物進(jìn)行近距離照射，對(duì)其有機(jī)化合物的化學(xué)鍵進(jìn)行破壞，并產(chǎn)生氧化反應(yīng)，把大分子VOCs 裂解為小分子化合物，將其轉(zhuǎn)化為二氧化碳、水、氯化氫等物質(zhì)，從而實(shí)現(xiàn)廢氣處理的效果。

4 固定污染源VOCs 廢氣的處理高效處理措施

4.1 遵守廢氣治理原則

4.1.1 屬地管理原則

各個(gè)地區(qū)的相關(guān)部門要充分發(fā)揮自身的職能作用，對(duì)該區(qū)域內(nèi)的工業(yè)產(chǎn)業(yè)、工業(yè)園等開展全過程監(jiān)督管理，統(tǒng)籌規(guī)劃，加大對(duì)VOCs 廢氣的處理力度，穩(wěn)步推進(jìn)，保障VOCs 廢氣治理工作的有序開展。

4.1.2 自行監(jiān)測(cè)原則

工業(yè)企業(yè)要充分認(rèn)識(shí)到自身的社會(huì)責(zé)任，強(qiáng)化責(zé)任意識(shí)，遵循誰污染誰治理的原則，嚴(yán)格按照相關(guān)部門的故障制度對(duì)自身的生產(chǎn)過程進(jìn)行監(jiān)測(cè)，引進(jìn)先進(jìn)的廢氣治理技術(shù)和設(shè)備，同時(shí)對(duì)治理信息定期公示。

4.1.3 雙隨機(jī)抽查原則

即在隨機(jī)時(shí)間選擇隨機(jī)對(duì)象進(jìn)行抽查，從而了解VOCs廢氣治理的治理效果進(jìn)行檢驗(yàn)[6]。

4.2 強(qiáng)化對(duì)固定污染源的全過程監(jiān)測(cè)

在環(huán)境防治工作中，需要加大對(duì)污染源的全過程監(jiān)測(cè)，掌握環(huán)境底值，以便對(duì)環(huán)境質(zhì)量的動(dòng)態(tài)變化情況進(jìn)行分析，從而為環(huán)境治理提供依據(jù)。所以相關(guān)部門要加強(qiáng)對(duì)污染源監(jiān)測(cè)工作的重視。固定污染源VOCs 廢氣主要是指工業(yè)污染，其污染位置相對(duì)固定，排放點(diǎn)位單一，排放量較多等特點(diǎn)，為廢氣監(jiān)測(cè)工作帶來一定的便利性。

在具體的固定污染源監(jiān)測(cè)中，主要包含以下方式：制定完善的定期抽查機(jī)制，可以開展定期抽查，也可以進(jìn)行不定期抽查，同時(shí)與化工企業(yè)自身的主動(dòng)監(jiān)測(cè)相結(jié)合，從而幫助相關(guān)部門對(duì)固定污染物VOCs 的污染情況進(jìn)行了解；另外，建立自查自糾自我通報(bào)機(jī)制，要對(duì)化工企業(yè)自我監(jiān)測(cè)，掌握各個(gè)排放點(diǎn)的排放情況，收集全面性的污染數(shù)據(jù)，相關(guān)部門要對(duì)化工企業(yè)的自我監(jiān)測(cè)過程進(jìn)行全過程監(jiān)督，保障數(shù)據(jù)的真實(shí)性和全面性，一旦發(fā)現(xiàn)違規(guī)現(xiàn)象對(duì)其進(jìn)行嚴(yán)肅處理，如警示、經(jīng)濟(jì)處罰、整改、停產(chǎn)等。

4.3 引進(jìn)先進(jìn)的處理技術(shù)

引進(jìn)先進(jìn)的處理技術(shù)，可以對(duì)固定污染源中的VOCs廢氣進(jìn)行凈化、分解，現(xiàn)行的技術(shù)主要有光催化、吸附技術(shù)、冷凝、氧化分解、生物膜處理技術(shù)等[7]。吸附法主要是利用活性炭對(duì)濃縮低濃度廢氣進(jìn)行處理；冷凝法主要是對(duì)高濃度廢氣進(jìn)行處理。此外還可以利用吸附+催化、吸附+濃縮等多級(jí)串聯(lián)組合方式進(jìn)行處理凈化，可以對(duì)VOCs 廢氣中的污染物進(jìn)行徹底分解或回收，避免產(chǎn)生二次污染。在具體應(yīng)用中要結(jié)合當(dāng)?shù)氐膶?shí)際情況選擇合適的處理方法，并對(duì)經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、安全因素進(jìn)行綜合考量。

5 結(jié)語

綜上所述，在社會(huì)發(fā)展背景下，人們對(duì)環(huán)境質(zhì)量問題日益重視，加大環(huán)境質(zhì)量檢測(cè)與治理力度是時(shí)代發(fā)展的必然續(xù)期。針對(duì)固定污染源VOCs 廢氣治理工作，需要掌握先進(jìn)的廢氣處理技術(shù)和手段，引進(jìn)現(xiàn)代化處理方法，確保對(duì)VOCs 廢氣的徹底分解或回收，同時(shí)在具體的處理中要遵循屬地管理、隨機(jī)抽查、自行監(jiān)測(cè)等原則，不僅要發(fā)揮各地環(huán)境監(jiān)測(cè)部門的職能作用，要積極督促產(chǎn)污企業(yè)的主動(dòng)終端治理的積極性，加大全過程監(jiān)督力度，同時(shí)要制定科學(xué)合理的監(jiān)測(cè)制度，保障對(duì)VOCs 廢氣治理效果的全面性監(jiān)測(cè)，為提升治理效果創(chuàng)建良好的條件。