可挥发性有水处理是现代经济社会发展中必不可少的机物的治理工艺分析

田瑞丽

(山西高腾环境科技有限公司，山西 太原 030012)

引 言

当前形势下环境污染的状况越来越严重，因此也衍生了环境保护的重要性。挥发性有机化合物是环境中污染最严重的化合物之一。由于它们的化学性质可以增强人类患癌症的机率，浓度过高时还能造成中毒甚至死亡。其他污染物和VOCs汇合在一起的话可以产生更高级的污染物。有187种污染物是被美国环保局所了解和控制，其中挥发性有机化合物就有33种。针对这一情况，我国环境保护部以及国家发展和改革委员会联合发布了《挥发性有机物排污收费试点办法》，这一方案开始在2015年10月1日起实行，对石油化工、印刷、包装收取排污费用。随着大气污染的日益严重和大气污染监测手段的日趋细化，VOCs的监测、研究和控制变得越来越重要。

1 挥发性有机物的定义和来源

1.1 挥发性有机物的定义

国内和国外对挥发性有机物的定义各有不同的侧重点，透过人体健康、物理性质和环境效益这些方面来定论。在环境保护工作中应考虑环境效益和人体健康，而从物理性质的角度来看定义主要适用于工业。《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》对VOCs的定义是：VOCs是参与大气光化学反应的有机化合物，包含有除甲烷烃类外，还具有含氮有机物、含氧有机物和含硫有机物。WHO(世界卫生组织)将它定义为：在室温下挥发性有机化合物，其沸点为50 ℃～260 ℃，通过芳烃、烷烃、醛类、酯类、和其他等等来定义和分化出它们的化学结构。

1.2 挥发性有机物的来源

在当前，针对化工企业和石油炼化企业所生产的挥发性有机化合物做出分析，主要有以下三个来源产生：1) VOCs填充过程中产生的挥发性气体；2) 通过法兰及密封过程泄漏到大气中的挥发性有机化合物;3) 贮存过程中呼吸阀工作呼出的VOCs。针对这些情况的处理方式，第一点和第三点要通过增加油气回收装置来处理。而第二点就需要这些企业聘请合格的专业公司进行现场检测，杜绝泄漏[1]。

2 挥发性有机物的监测方法

2.1 质子转移反应质谱法

由于VOCs的高活度，使得样品的采集和仪器的分析十分困难。这些问题可以通过质子转移反应质谱法得到有效解决。质子转移反应质谱法采用自动取样系统进行取样，然后将样品送入色谱柱进行分离。方法有以下特点：可以直接采用自动注入，过程能够避免混乱现象出现在其中，依此来确定了监测的准确性。除此之外，这种分析方法还具有高效灵敏的特点，过程是不需要进行浓缩的。

2.2 膜分离技术

近年来随着膜分离技术的不断发展和更新，可挥发性有机物的监测方法首次采用了膜分离技术。气相色谱—膜萃取分离有机化合物有以下过程：挥发性有机化合物首先通过纤维膜，VOCs会与相应的惰性气体结合，结合之后的产物会经过压缩和吸收步骤。在一段时间后，判定萃取是否达成了恒定的状态，再来进行分离。保证检测方法的有效性也是萃取分离过程的宗旨，这个过程非常有必要避免相间的混合，杜绝乳化现象的产生，最小程度的去减少溶剂的消耗。

2.3 吸附剂监测法

吸附剂监测法采用固体吸附剂浓缩挥发性有机化合物。该方法将采样与浓度相结合，具有较好的实用性。并且利用吸附管可计算监测气体污染物浓度的平均浓度。对比上诉的两种方法，这种方法体现出了成本低，可重复使用的优点。但是它并不适合用来针对那些挥发性较大的化合物，这也是它的缺点。所以在方法的选取过程中，还是要依次对比做出选择。

3 挥发性有机物的治理方式

3.1 传统的处理方式

在发展使用现行的处理方式时，也可以将传统的处理方式做出介绍。生产企业在传统的过程中面对挥发性有机物的治理方法分为销毁式和回收式两种。销毁式当中包含有光催化法，直接燃烧或者催化燃烧法和等离子技术法以及生物氧化法；回收式主要包括冷凝技术法、膜技术法、水喷淋法以及吸附吸收法等等。前者主要是在一定的技术条件和手段上把挥发性有机物降解成无毒无味的气体，方法具有很强的破坏性。而后者的思路是将挥发性有机物进行脱除，此过程充分利用了挥发性有机物的物化特质，结合特有的装置将挥发性有机物各组分离，实现净化的作用。

3.1.1 生物氧化法

生物氧化的技术原理通过微生物的氧化、代谢以及消化实现对有机物的分解或降解等过程。工艺流程为：通入挥发性有机化合物的制备再进行加湿，加湿气体随生物滤池床移动。通过生物膜，接触生物细菌，产生化学反应过程，实现降解VOCs。这项VOCs工艺处理技术具有消耗成本低、可重复利用的优点。不过还是有着设备过大、耗费周期长、效率低、所需苛刻的生物生长条件的缺点。

3.1.2 冷凝技术法

冷凝回收技术是通过提高或降低空气压力来实现的低温法，将挥发性有机物从气体中转化为其他形式。利用物理的方法改变温度来分离VOCs。这种技术的优点是它可以净化高沸点、高浓度的气体。但是它本身具有高挥发性气体效应差，设备成本高、能耗高的缺点。

3.2 现行的治理技术

可挥发性有机物的治理发展到今天，也衍生出了一些比较新型的技术。

纳米材料具有特殊的结构，它的热力学不稳定状态导致它的外观和尺寸都很小，具有量子尺寸、表面与界面、介电极限、宏观量子隧道等效应。纳米材料在这些效应的驱使下具有辐射、吸收、催化、吸附等特性存在，因此，它在许多方面具有广阔的应用前景。它的前两种效果是纳米材料应用于VOCs的清洁表面的主要根据。纳米技术应用原理和方法，如表1所示。

表1 纳米技术应用方法和原理

3.3 复合型技术

面对VOCs的种类、性质、浓度等不同行业的特点衍生出了一种特殊方法，这种方法就是将两种或多种方法混合在一起使用。当前发展背景下仅仅使用一种加工工艺是很难满足加工要求的，多种技术结合在一起可以彰显更大的特点。复合型具有很强的互补性和针对性。治理效果远好于单一的治理技术，如采用吸附浓缩法+冷凝回收技术; 吸附浓缩法+燃烧技术；光催化复合净化技术+等离子体。这些复合工艺可以避免不同工艺的缺点，发挥优点，最大限度地提高净化效率从而可以降低投资运营成本，增强稳定性，简化运营，处理VOCs的过程可以表现为经济、高效、稳定的表现方式。催化燃烧+吸附浓缩复合方法应用比较广泛，采用吸附分离法对低浓度高风量工业废气中的VOCs进行了去除分离和浓缩，此后对浓度高的空气污染通过燃烧来分解和净化[2]。

4 结语

对VOCs的定义和来源做出介绍，是为了让人们更加关注VOCs，对其特性采取有针对的措施。通过催化燃烧、吸附、生物处理这些方法和复合工艺分析得出，VOCs控制技术的选择过程， VOCs的排放方式、排放浓度和排放量应整体考虑，还有污染物的种类和其他因素也要被计算在内。低浓度、流量大，多组分且无回收价值的VOCs净化场所适用催化燃烧技术，虽然应用范围最广泛的吸附技术具有设备简单的特点，不过更要及时定期的去更换吸附剂，即使运行成本高；设备操作简单的生物处理工艺、二次污染小，性能好能耗低，但不能回收利用，这个要类比使用；单一的技术的处理效果是远远逊色于复合类技术的处理效果，考虑成本方面，技术还需要进一步完善，简化操作和提高稳定性。