化工行业VOC废气治理措施分析

王贯中

（南京大学环境规划设计研究院集团股份公司，江苏 南京 210093）

VOC废气是一种具有挥发性的有机化合物，且VOC的形成是多方面的，因此，该废气会对空气、地表水、土壤及地下水造成严重污染。目前，我国提出了绿色环保的发展理念，相关企业也纷纷响应并提出了各种治理VOC的措施。虽然这在一定程度上缓解了环境污染的压力，但常用的治理措施却并不能有效根除VOC，因此，还需要相关部门以及技术人员进行不断创新和研究，提出更加合理、更具有科学性的治理措施，力争为人们提供一个更加健康环保的生活环境。

1 我国VOC废气治理技术现状及存在问题分析

1.1 废物回收利用冷却凝固技术

废物回收利用冷却凝固技术是目前我国绝大部分化工行业经常使用的VOC废气治理技术，该技术主要是依据大部分污染气体在极度的低温环境下会转变为液体的原理。在实际应用中，当废气转化为液体之后，技术人员就可以将这些废气中的有害物质与有机物质进行分离处理。应用该技术不仅可以将废气中的有机物质进行充分回收利用，还可以更加方便地去除其中的有害物质。该技术的优势在于具有高便捷性，不需要技术人员具备较高的专业水平，相应减少了相关技术人员培训时间及费用[1]，但这种技术只适用于处理VOC含量较高的废气。

1.2 燃烧毁灭式治理

该治理措施主要是采用燃烧毁灭技术，使化工生产所产生的废气进行充分燃烧，通过燃烧将废气中的有害物质分解出来，但不同的化工行业会使用不同的操作方法，目前，我国大部分化工行业主要采用三种操作方法。第一，简单直接地将废气焚烧，这种方法能高效摧毁废气，但仅适用于处理浓度较高的废气，低浓度的废气如果使用这种方法就可能会出现清理不彻底的情况。第二，是在第一种方法的基础上额外加入若干助燃物，这种方法可以加快废气的燃烧速度，但投入成本较高。第三，催化燃烧，这种方法需要使用催化剂，但对温度有没有过高的要求，可有效降低治理成本和人工费用，该方法的应用范围和使用频率非常高。

1.3 生物治理

这种废气治理技术的原理是利用废气中有害物质可溶解到水中的特点。在实际应用中，将废气溶解到水中，然后再使用微生物对其进行吸收处理，而有害物质通过微生物吸收后再经过代谢和自我生长渐渐转化为无害物质，且这种处理方式的整个反应过程都不会对环境和空气造成二次污染，加上该技术本身具有便捷的特点，所以得到了广泛的运用[2]。但这种处理方式并不适用于高浓度和大风量的废气处理，因为需要处理的废气量越大，消耗的水资源也就越多，所以，只适合应用于产生的废气浓度低且风量不大的化工企业中。

1.4 吸附法

吸附法是利用活性炭等吸附剂的自然吸附能力来对VOC废气进行吸附处理。这种废气处理方式前期的投资较低且见效快，是目前国内化工行业中运用最多的处理VOC的方法。在实际应用中，当活性炭对VOC吸附饱和后，再进行脱附和转生、转移，就可以将其转移到一些大型的危废处置厂家进行二次处置了。从目前国内化工行业运用吸附法的情况来看，不同品质的活性炭会产生不同的吸附效率，此外，当活性炭进行吸附时，所处环境的温度、湿度、酸碱度、灰尘以及乳状物也会对其吸附效果产生较大影响。据相关数据统计，活性炭吸附的效率由于受其所在环境影响，发生的波动范围可高达50%～90%，吸附容量在5%～20%之间。

虽然吸附法具有很多其他VOC废气处理方式没有的优势，但其劣势在于不能对高温、高浓度的VOC废气进行处理，且经过吸附法后设备后期的运行成本会逐渐增加，而大部分的中小型化工企业并没有主动将废弃的活性炭视作危废品进行处理，所以，对环境造成二次污染的几率较高。此外，有些企业为了节约成本长期不更换吸附剂，经常会出现废气超标排放的情况。

2 化工行业VOC的来源及特点分析

2.1 VOC废气的来源

目前，我国大部分化工企业在投入物料的生产过程中会经过工艺装置、原料槽、中间槽以及产品槽等生产环节，而这些生产环节中会产生大量的具有异味的挥发物质，常见的有苯系物质、萘、氨气、硫化氢、酚、焦油、硫酸、碱、苯并芘等物质。我国化工行业所产生的常见废气的特征、来源、原因以及主要污染物，具体内容详见表1。

表1 化工企业排放废气的具体情况

2.2 VOC废气治理工艺选择

目前，从国内大部分化工企业所产生的废气来看，这些废气所含有的有害物质主要为甲苯、二甲苯、乙苯、苯并芘、苯乙烯、甲醛、乙酸乙酯等，这些有害物质的性质和常见的处理方式详见表2。

表2 化工行业产生的废气所含污染物的特征一览表

2.3 目前VOC废气治理存在的问题及具体解决方案

通过以上内容分析可知，常见的治理VOC废气的工艺技术各有优缺点，截至目前，并没有完全适用于所有情况的处理措施[3]。但可根据各化工行业的具体情况和其排放的废气中主要含有的有害物质采取针对性的处理措施，因化工行业所产生的污染物具有气体量波动幅度大、间隙排放等特点，可选择使用洗涤吸收—活性炭吸附—蒸汽脱除的处理模式对化工企业中无组织排放的废气进行处理，经过这一模式处理后的废气，还可以采用氮气密封装置进行负压返回煤气系统进行二次处理回收。

3 VOC废气治理未来的发展方向及新技术应用

3.1 生物分子转换技术可充分利用污染物

近年来，我国对于节能环保的重视程度越来越高，在废气治理技术的研发上投入了很多的人力物力，也取得了较理想的成果，其中，被各界广泛应用的是生物分子转化技术。该技术不仅可以将废气中的有害物质进行充分转化，还可以将有害物质变废为宝，将其转变为无害物质。这种生物分子转化技术具有成本低，操作简单，且不需要企业投入过多的成本，因此在国内受到了积极地推广和运用[4]。所以，该技术作为国家未来重点扶持和推广的废气处理技术，还会取得更多的进步。

3.2 隔离治理技术，有害物质提取

该技术是先将废气中的有害物质提取出来，然后将这些有害物质进行隔离治理，通过这项工艺技术还可以将废气中的有机物质回收利用，具有较高的节能降耗优点。且通过该技术进行废气处理还可以有效降低对空气产生的污染，同时，还能有效降低化工生产对周围环境造成的污染。但这种技术需要投入大量的成本，所以，并不适用于小型的化工企业。因此，该技术可应用在一些废气排放量大，且经过该技术回收的物质有更高利用率和价值的化工行业[5]。虽然该技术存在投入成本高的特点，但因其具有高环保性，所以，通过不断提高其技术水平且降低投入成本，可逐渐扩大该技术的应用范围。

3.3 光催化分解治理

光催化分解工艺技术是目前国内最先进的废气处理工艺技术之一，是利用催化剂与光照进行反应的特点来分解化工行业所产生的废气。目前，使用该技术时需要有较强催化效果的催化剂，因催化剂本身价格不高，且属于无危害性的材料，所以，得到了很多化工行业的青睐。随着我国科技水平和经济的不断发展，希望研究出更具环保性和节能性的高效催化剂。而目前新型纳米材料就具有这种特质，该材料无论是在取材还是在用料方面都非常的安全环保，且在未来的发展中还会取得新的突破。

3.4 其他VOC废气的先进治理技术

目前，除上述VOC废气治理技术外，国内外还提出了膜分离—吸附回收、活性炭吸附—氮气脱附—冷凝回收、吸附浓缩—燃烧组合净化沸石浓缩转轮等先进VOC废气治理技术，具体内容详见表3。

4 结语

总而言之，我国经济的高质量增长离不开化工行业的高质量发展，而化工企业的经济效益以及环境保护工作又对我国绿色环保事业的发展有着非常重要的意义。目前，国内外相关的VOC治理技术一直在不断创新、突破，而对于各化工企业，高效率的治理VOC废气需要结合自身的实际情况来选择最科学、最合理的处理技术，这样才能有效降低VOC废气对环境造成的污染。

表3 VOC废气先进治理技术一览表