大气环境中挥发性有机废气治理技术

2021-03-16龙勇

科技创新导报 2021年28期

摘要：在社会生产生活过程中会产生大量的挥发性有机废气（VOCs），这些废气如果不经处理直接排放在大气环境中，长期的积累会对大气环境造成极大的破坏，形成极端天气，或者是引发温室效应。因此，挥发性有機废气的治理非常重要，而治理技术的运用则是其中的重中之重，本文针对治理技术中的吸附技术、冷凝技术、生物技术、燃烧技术等进行了论述，以期作为大气环境挥发性有机废气治理中的参考。

关键词：大气环境有机废气废气治理挥发性有机废气

Abstract： In the process of social production and life， a large amount of volatile organic waste gas （VOCs） will be produced. If these waste gases are directly discharged into the atmosphere without treatment， long-term accumulation will cause great damage to the atmosphere， form extreme weather， or cause the greenhouse effect. Therefore， the treatment of volatile organic waste gas is very important， and the application of treatment technology is the top priority. This paper discusses the adsorption technology， condensation technology， biotechnology and combustion technology in the treatment technology， in order to serve as a reference in the treatment of volatile organic waste gas in atmospheric environment.

Key Words： Atmospheric environment; Organic waste gas; Waste gas treatment; Volatile organic waste gas

挥发性有机废气种类较多，成分非常复杂，对于大气环境和人的身体健康都有着较大的伤害。大气环境作为人类赖以生存的基础，进行VOCs治理技术的研究分析非常的必要且重要。从VOCs的来源来看，主要是工业生产与汽车尾气，应加强VOCs产生源头的整治，并加强产生过程的管理，从源头尽量减少VOCs的排放量。在末端治理方面，需根据VOCs的实际情况，选择相应的治理技术，像生物技术、燃烧技术、吸附技术等，通过技术合理的选用，以达到提高VOCs清除率的目的[1]。

1 挥发性有机废气的来源与危害

1.1主要来源

一是工业生产，在能源开采、煤炭加工、制药、农药等工业生产中，会向空气环境中排放大量的污染性物质，这些物质中就包含了VOCs，其含有众多的有害物质，像苯、多环芳烃、芳香胺等，对人体的健康危害极大;二是交通运输，主要是指汽车尾气，目前汽车总量持续增加，而汽车的动力主要来源于燃油，在消耗燃油过程中产生尾气，其中含有上百种的化合物，包括了固体悬浮颗粒，吸附能力较强，可进入人体肺部，还有一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、铅、二氧化硫等，其中的VOCs对于大气环境的危害极大。

1.2 主要危害

1.2.1 室内危害

VOCs对于人的身体危害极大，当室内环境中该气体含量超出标准后，该气体经过呼吸系统、皮肤进入人体内部，会对呼吸系统与神经系统造成损害，甚至有致癌的风险，轻度表现是头痛、恶心、乏力，严重的话会引起昏迷与抽搐。

1.2.2 室外危害

当大气环境中VOCs含量超标，直接导致大气环境的污染，产生的破坏力极大。一是空气质量变差，有引起光化学烟雾的可能;二是部分有机废气有毒，含有致癌物，人处于大气环境下，有害物质在体内逐渐积累，危害人们的身体健康;三是在有机废气中存在着氟化物与硫氧化合物，这类物质在大气环境中达到一定的浓度后，降下酸雨，酸化土壤与水源，影响地表植物的生长;三是VOCs中固体颗粒物质较多，其悬浮在大气环境中，导致空气浑浊，阻碍阳光照射，不利于地表植物的生长，而且颗粒促进水汽凝结，直接增加降雨量。此外，大气环境中二氧化碳含量过高，会引发温室效应，导致冰川融化、海平面上升，以及形成拉尼娜现象、厄尔尼诺现象等[2]。

2 源头治理与过程管理

2.1 源头治理

2.1.1 加强工业生产治理

工业生产作为VOCs产生的源头，其需要严格执行我国节能减排工作的各项要求，积极进行生产技术的改进与升级，加大清洁生产技术上的资金投入，并加大技术研发力度，最大程度上提高原材料的利用率。按照国家废气排放的标准，运用高新技术优化生产过程，不但要实现自身的降耗减排，还要生产出环保型的产品，减少产品使用过程中VOCs的排放量。此外，应加强生产设施的管理，尽量避免生产管线、运输装置、存储设备等出现泄露问题，从源头上进行废气的有效治理。

2.1.2 加强监测

政府生态环境部门要切实履行自身的监管与指导职责，尤其是要加强重点废气排放单位的监测。目前针对VOCs排放量高的几个行业，执行的是“一企一策”，督促企业进行技术改造与转型，按照国家废气排放标准的要求，进行不符合要求废气处理设施的技术升级，尽量减少企业的废气排放量，在该政策实施一段时间后，废气减排效果明显。相关的监管部门，还需做好有机废气监测设备、治理设备、监测设施等的日常维护，保证其监测功能的稳定性，确保监测工作的质效[3]。

2.2 过程管理

第一，加强宣传与引导工作，指导企业进行减排的技术升级改造，强化企业的环境保护意识，使其担负起大气环境保护的重任，并鼓励企业引进先进的清洁生产技术与设备，促使其意识转化为积极的行动;第二，加强废气治理培训，由相关的政府部门为主导，针对有机废气治理组织召开企业培训会议，学习具有代表性的治理案例，鼓励企业之间经验交流，从大气环境保护的大局入手，进行有机废气治理工作的规划部署;第三，企业自身加强管理，对整个生产过程进行细致的排查，深入分析生产中有机废气的来源，根据问题的出处进行技术改造，规避有机废气排放风险，从排放的源头强化治理力度，最大限度降低生产源头的VOCs排放量[4]。

3 挥发性有机废气末端治理技术分析

3.1 回收技术

3.1.1 吸附技术

吸附技术的吸附剂主要是活性炭，借助其微孔结构吸附VOCs中的有害物质，实现有机废气的净化。吸附技术在实际的应用中，建设两套吸附塔，比如塔A与塔B，有机废气进入塔A后，塔A吸附至饱和状态，经过初步处理的废气进入塔B，再次进行废气吸附处理，此时塔A进行脱附，实现吸附介质的再生，经过塔B处理的废气再次进入塔A，塔B则开始脱附和再生，如此循环交替吸附，完成有机废气的净化与处理，具体工艺参数如表1。活性炭具有非常好的吸附能力，通过脱附操作可以实现再生，进行循环利用。脱附后的有害物质进行催化燃烧处理，生成对大气环境无害的物质。此外，活性炭在多次吸附、再生过程中，吸附能力会持续下降，需要密切关注活性炭的吸附水平，当发现吸附性较差时要立即进行换新，替换下的活性炭上附着一定的有害物质，需交给专业的单位进行处置[5]。

3.1.2冷凝技术

冷凝技术主要采取的是降温处理措施，针对的是蒸汽形式的VOCs。该技术的应用要点是需要维持蒸汽的浓度，然后使用冷凝技术强行降低蒸汽的温度，使其气压值低于VOCs中的其他组分，促使其他组分转化为液体，从而实现VOCs的分离。在冷凝技术实际的应用中，通常是先将VOCs进行冷却处理，然后进行压缩增加VOCs的压力值，以提高冷凝处理的效果。

3.2生物技术

生物技术主要利用的是生物降解原理，借助微生物进行VOCs的处理。微生物生存能力强，具有在VOCs中生存的适应性，微生物以VOCs中的有机物为养料，吸收之后进行新陈代谢，生成水和二氧化碳，进而完成有害物质向无害物质的转化。生物技术在VOCs治理中，对环境无影响，治理技术操作难度较低且无二次污染，使其在VOCs治理中有着巨大的优势，在低浓度、恶臭治理中运用较为普遍。在使用生物技术治理VOCs时，需要将VOCs由气相转换为液相，微生物才可进行VOCs的吸收[6]。所以该技术在治理中涉及到了VOCs与填料的碰撞，工艺控制的关键指标包含了填料的温度、空塔停留时间、系统湿度等，具体详见表2。

3.3燃烧技术

VOCs比较容易燃烧，通过燃烧氧化进行VOCs的分解，生成无机小分子，清除效率达到了95%以上。该技术是将VOCs放入高温装置中，对VOCs进行燃烧氧化，形成氧化物完成VOCs的处理。在实际的应用中，需根据VOCs浓度的不同选择相应的燃烧技术，目前使用的燃烧技术主要有以下几种。

3.3.1蓄热式热力焚烧技术（RTO）

该技术在VOCs处理中应用较为普遍，可结合使用蓄热式氧化及触媒氧化技术，增强废气处理的效果，并可减少燃烧过程中的燃料用量。催化燃烧设备（RCO）基于RTO的结构进行制造，氧化炉为核心构造，在炉内表面涂有催化材料，增加燃烧的热能，达到破坏VOCs的目的，并可降低RCO的运行温度。以上两个燃烧设备运行原理和结构类似，比如，使用的是床式设计，并在其中填充的是蓄热陶瓷，床体与燃烧室相连，VOCs先进入的是热交换室，在大约300℃的环境下预热，经过床体与燃烧室之间的催化剂催化后，流入燃烧室，完成氧化燃烧后进入另一个热交换室，对完成净化的废气进行降温，最后排放在大气环境中。

3.3.2吸附浓缩催化技术

其属于一种复合型技术，联合使用了吸附与燃烧技术，一是对VOCs进行吸附处理，活性炭吸附饱和后，使用热气流进行脱离;二是完成脱离后的VOCs，放入RCO中，开始催化燃烧，生成无害物质，达到彻底净化VOCs的目标。VOCs在浓度较高时，可以在燃烧室进行充分的燃烧，燃烧后气体停留在床体上，可将这些热气流用于吸附过程中的脱附，避免了热能的浪费。

4 结语

大气环境质量关系到人们的生产生活，目前，VOCs对大气环境造成了极大的破坏，并已经引发了一系列的后果，像全球气候变暖、厄尔尼诺现象、拉尼娜现象、酸雨等，这些生态事件造成了社会经济的巨大损失。并且VOCs对人的身体也有着极大的危害。所以大气环境的VOCs治理变得尤为迫切，需要VOCs治理行业加强治理技术的研究，不断的进行技术升级与改造，尽可能避免治理中的二次污染问题，以生态环保为方向，促进VOCs治理环保效益与治理效果的全面提升。

参考文献[林1]

[1]李翠红.大气环境中挥发性有机废气治理技术发展研究[J].中国资源综合利用，2020，38（2）：92-94..

[2]刘晓萌.涂料生产企业挥发性有机物治理工艺技术研究[D].天津：天津工业大学，2020.

[3]王华利.挥发性有机废气的处理技术探究[J].化工管理，2018（10）：115.

[4]马也.轮胎炼胶废气净化工艺及浓缩蓄热燃烧设施调试研究[D].徐州：中国矿业大学，2019.

[5]杜芳芳.大气环境中挥发性有机废气治理技術发展研究[J].山西化工，2020，40（1）：158-159，162.

[6]梁东梅.挥发性有机废气的治理技术研究[J].中国化工贸易，2020，12（12）：63，66.

补充2条2017年之后且符合下列条件之一的文献，并标注上标：①创新创业理论研究与实践

②科技资讯

③当代体育科技

④文化创新比较研究

⑤南京体育学院学报（自然科学版）