有机废气处理工艺的探讨及处理效果的评价

宋媛媛

（广州市怡地环保有限公司，广东 广州 510530）

有机废气末端治理技术的选择除需考虑治理对象的污染成分、浓度和风量外，还需参考国家、行业政策要求，以及当地生态环境主管部门的具体要求。

1 处理技术选择

废气处理技术的选择不仅要根据处理对象的实际情况，如废气污染物成分、浓度、风量大小、是否具有回收利用价值等方面，还应考虑相关政策文件的要求，对于有收集效率或处理效率具体要求的行业，还应满足相关指标要求。目前，针对不同行业有机废气末端治理技术，国家和部分省市都陆续发布了可行性技术指南，如国家生态环境部大气环境司和四川省都发布了针对石化、现代煤化工、制药、农药、焦化、汽车整车制造、家具制造等14个行业的挥发性有机物治理实用手册，广东省也发布了针对家具制造、制鞋、印刷和表面涂装等重点行业的废气治理技术指南文件。

实用的VOCs末端治理技术很多，主要包括吸附、燃烧（高温焚烧和催化燃烧）、吸收、冷凝、生物处理及其组合技术[1]。各项技术应用场景和处理对象均有所不同，以下将着重介绍冷凝回收、水吸收和吸附处理技术。

2 主流处理技术评价

2.1 冷凝回收处理工艺及效果评价

冷凝回收处理技术主要应用于制药、农药、化工等行业，针对具有高回收利用价值的挥发性有机物，如废气成分不同沸点和蒸气压不同的特点，宜采用低温冷凝工艺进行回收处理。其实质是在低温环境下处理废气，有机溶媒不同组分的饱和蒸气压不断下降进而冷凝成为具有可回收利用价值的液体[2]。冷凝回收处理工艺具有操作简便、流程少、成本低的优势，有助于实现溶剂回收、提升资源利用率的目的。此项技术取决于冷媒的温度、供应量以及有机废气中单项物质的饱和蒸气压等因素，冷媒温度不够或供应量不足均可导致挥发性有机物冷凝效率未达预期，冷媒温度过低则易出现结霜现象。

选择冷凝回收技术，需预先根据工艺特点、气体温度核算拟处理VOCs的产生量和废气流量，并定量核算挥发性有机气体中单项物质的回收效率[3]。冷凝回收技术处理有机废气适用于回收高沸点、高浓度的有机废气，且低温下吸附处理VOCs气体，安全性高。但是，由于冷凝净化效率受冷凝温度的限制，单一冷凝要达标需要很低的冷凝温度，因此能耗高、运行成本大。废气中有机物含量较低的情况下，回收效果及废气处理效能大幅度缩减，不适宜使用[4]。因此，在工业有机废气治理中，通常将冷凝回收与吸附处理结合使用，以确保VOCs的达标排放。

2.2 吸附处理工艺及效果评价

吸附处理工艺有两种类型，分别为物理吸附和化学吸附，物理吸附由范德华力延伸而来，吸附与气体液化类似。化学吸附是指吸附剂表面凝聚吸附物质，并且形成化学键，选择性强不易脱附，其吸附热与反应热相似，所以通常更多的选择物理吸附处理废气[5]。

常用的吸附技术包括固定床吸附系统、旋转式吸附系统，均具有初设成本低，适合多种污染物等特点，并且适用于低浓度、大风量的废气处理。也比较适用于污染物浓度较低、间断性生产的生产线。比较常用的吸附材料有活性炭、沸石、活性炭/活性炭纤维等。活性炭材料的投资成本较沸石转轮低、吸附效果优于活性炭/活性炭纤维，行业适应性更好。

工业应用上，从经济可行的角度考量，针对整车制造喷漆间低浓度（VOCs＜200 mg/m3）、大风量（1 000～60 000 m3/h）有机废气可采用吸附处理技术，并搭配在线脱附催化燃烧技术，实现废气污染物的排放达标。化学原料制造行业，前端采用冷凝回收以降低进入废气处理系统的VOCs浓度和温度（＜40 ℃），可确保VOCs整体处理效率和污染物的排放达标。

2.3 水吸收处理工艺及效果评价

对于具有水溶性的有机废气，可以选择水吸收法进行处理。该工艺效能的发挥是以物理、化学吸收为条件，工艺简单、设备费用低，对水溶性有机废气处理效果佳，不受高沸点物质的影响，且无耗材处理问题。水吸收处理工艺的理论基础是双膜理论，气膜和液膜存在于气相侧和液相侧中，废气吸收过程中受到膜物质影响，有机物质的吸收会产生一定阻力，吸收气体由两个膜传递后，液相物质不断被吸收，最终达到气液一致目标，通过分析和计算获取吸附用水量数值[6]。

采用水吸收工艺处理有机废气过程中，不同范畴下产生的数值不尽相同，需要根据公式逐一计算，以确定最佳吸收标准。水温在9 ℃左右时，可以吸收可溶性较强的有机物质，在水浓度均衡其间排放，各项指标与预期标准相符，可提高有机废气处理水平[7]。实践结果表明，有机废气规格相同前提下，相对于冷凝回收处理工艺，水吸收处理工艺效能更强，能够降低排放期间废气中有机溶媒浓度，也就是说水吸收法对废气的处理质量高于冷凝回收处理工艺。随着吸附过程的进展，水相中有机溶媒浓度的增加，吸附曲线会趋于平缓，因耗水量较大，废水排放量就大，造成污染物转移。同时填料吸收塔易堵塞，存在设备腐蚀的问题。因此，需结合实际需要，谨慎选择此处理工艺。

3 结论

综上所述，企业对新建治污设施或现有治污设施进行改造时，应根据排放废气的浓度、组分、风量、温度、湿度、压力，以及生产工况等，合理选择末端治理技术。为确保废气污染物排放达标，且受污染物排放总量管制限制，企业可结合自身特点，采用多种技术的组合工艺，提高VOCs治理效率，并规范工程设计。采用吸附处理工艺的，应满足《吸附法工业有机废气治理工程技术规范》的要求。

此外，企业应正确执行国家、地方与行业相关治理政策的要求，不断更新完善治理技术，淘汰落后处理工艺，提高VOCs治理的精准性、针对性和有效性。同时加强企业运行管理，系统梳理VOCs排放的主要环节和工序，建立管理台账，记录废气治理设施运行的关键参数，并做好记录保存。

VOCs废气治理已成为现阶段最主要的废气污染之一，企业作为废气污染物的产生方，应责无旁贷加强废气的收集治理，以期达到经济效益、生态环境效益和社会效益的相统一。