大气环境中挥发性有机废气治理技术略论

温文婷

（东莞市生态环保研究院有限公司 广东东莞 523000）

引言

挥发性有机废气是一种常见的有害气体，对人体的健康有着重要的影响，一般情况下，挥发性有机废气沸点的在50℃-250℃，饱和蒸气压超过133.32Pa，主要是以蒸气的方式而存在的挥发性有机气体（VOCs）。根据 《挥发性有机物无组织排放控制标准》（GB 37822-2019），挥发性有机物是指参与大气光化学反应的有机化合物，或者根据有关规定确定的有机化合物。按有机气体的化学结构不同，挥发性的有害气体主要分为烷类、芳烃类、烯类等八大类，它们大多具有致畸致癌性的特征。有机废气中的有害气体显著的特征就是污染来源多、传播范围广，对环境的污染较为严重，对人的身体伤害与生产活动危害比较大，影响着社会的可持续发展。

1 大气环境中挥发性有机废气给人体健康带来的危害

1.1 室内危害

室内有机废气的产生与来源主要是以家具、建筑装饰物、防水涂料、乳胶漆等散发产生的挥发性有害气体（主要以含苯、含氨化合物气体为主），影响人们的身体健康，在室内有限的空间内出现有机废气浓度超标，导致处在室内环境中的人产生流泪、恶心、头晕、呕吐、四肢乏力、呼吸困难、昏迷等现象，严重时导致人的记忆力下降、抽搐或者昏迷等现象。[1]如果室内排放的甲醛有害气体具有隐蔽性、潜伏性、长期性等特点，如果人长时间在低浓度的有机废气环境中活动，容易造成内部脏器发生病变，会严重损伤人体的肝肾和神经系统，引起喉癌、鼻癌等病变，给人的生命安全带来影响。

1.2 室外危害

（1）直接危害

挥发性有机废气与大气中的颗粒结合在一起，直接对环境造成了极大的危害，对人体健康的影响和植物生长方面的影响。如果大气中存在的有机废气过多，就容易产生雾霾、PM2.5 增加、空气质量变差等，人长期在这种环境下活动，呼入的有害气体就会对身体造成危害。而且在自然环境中，挥发性有机物在太阳光的作用下，发生光化学反应，形成有害的气体，容易对人的身体造成伤害，如果这些物质在人体内沉积，容易引起体内的脏器病变，是造成癌症产生的重要原因之一，严重影响着人体健康与生存，进而影响着人们的生活质量。如果挥发性有机物在大气中含量增加，导致大气中的硫化物和氟化物的含量上升，容易产生酸雨等情况，而且大气中的污染物超标，植物在进行光合作用时，容易将有害气体吸入，对植物产生直接危害，导致农作物绝收或者产量下降，严重时也会影响农产品的质量。大气中的挥发性有机物低浓度污染也容易导致植物慢性病变，如果人或者其他动物食用后，容易导致体内污染物含量超标，从而影响着人体健康的发展。

（2）间接危害

挥发性有机废气的间接危害主要是对气候环境造成的影响，从而影响着整个自然界的环境，人在吸入有害气体时，容易对人的健康带来危害。而且大气环境中挥发性有机物的增加，容易导致温室效应，造成全球的温度上升、冰川融化、海平面上升，淹没土地，导致空气质量变差、变得浑浊，阳光被大气中的烟尘微粒遮挡，使得地面光照辐射减少，动植物吸收不到足够的阳光，影响动植物生长，造成农作物减产。[2]同时，一些挥发性有机物在阳光紫外线的作用下，会发生化学反应，形成光化学烟雾，减少了农作物的光辐射，影响着植物的光合作用，导致植物、农产品的质量下降，从而间接的影响着人类的生存。另外，大气环境中的微粒具有水汽凝结核的作用，在风力作用下，导致不同区域的降水量发生变化，容易造成洪灾、强降雨恶劣天气发生，改变气候环境，对人类的生存环境造成威胁。

2 大气环境中挥发性有机废气治理需要从源头上防控

2.1 工业生产过程中的源头防控

工业生产带来的挥发性有机废气一直是严重的污染气体之一，是大气污染中废气来源的重要源头之一，而且工业生产排放的有机废气成分含量复杂、容易造成酸雨、PM2.5 增加、雾霾现象等等，给地球上的动植物生存环境带来严重威胁，由于工业生产中带有多种污染性的有机废气，在大气环境中与水蒸气发生化学反应，还会造成更严重的大气污染。工业源主要包括石油化工生产、煤炭加工生产等行业，在生成过程中产生大量的VOCs 原料的生产行业，油类（燃油、溶剂等）储存、运输和销售过程也是产生有机废气的重要来源之一，以及在一些涂装、印刷、胶合板生产等行业。

从源头上采取控制措施，可以最大限度降低有机废气的产生，需要采用多种途径进行控制。首先，鼓励企业采用先进的技术、工艺，使用符合产业政策要求的生产设备、原料和工艺，将清洁能源应用于企业生产中。[3]针对石油化工生产、煤炭加工生产等容易产生VOCs 原料的生产行业，做好密闭性控制与管理，针对油类（燃油、溶剂等）储存、运输和销售过程，储油库、加油站和油罐车宜配备相应的油气收集系统，控制废气的排放，储油库、加油站宜配备相应的油气回收装置，避免废气排放到大气中，油类（燃油、溶剂等）储罐宜采用高效密封的浮顶罐，做好密闭防控管理措施，针对生产涂料、油墨、胶粘剂、清洗剂等含VOCs 产品的企业，所生产的产品要符合VOCs 含量限值要求；针对涂装、印刷、行业等使用含VOCs 原料的企业，鼓励使用低挥发性含量原料，替代高挥发性含量原料。

2.2 做好挥发性有机废气的监测

为提高空气质量，生态环境部门要加大对工业企业废气排放进行监督检查，积极引导企业展开生产过程中的挥发性有机废气监测，做好日常挥发性有机废气的监测记录，并完善相关的管理制度，保证企业日常生产的废气处理设备、仪器能正常的运行，便于生态环境管理部门能及时对企业的环保措施进行查询。同时，生态环境部门也要实时对大气中的挥发性有机废气进行监测。结合当前环境保护与相关法律规定的要求，生态环境管理部门需要不断完善管理制度和监管，充分利用大数据系统对环境污染数据进行处理，及时发现大气污染点的位置。并针对当前国家环境保护的要求，要求企业改进落后的的废气处理系统，提高废气处理效率，要求企业能够做到节能减排的目标，加快企业的结构调整，提高大气环境的质量。

3 大气环境中挥发性有机废气治理需要做好过程治理

3.1 注重工业清洁生产技术的优化

目前，我国工业生产带来的大气污染问题，给气候环境的变化带来了较为严重的影响，加强对企业生产有机废气排放的治理，成为政府面临的主要问题。工业清洁生产技术是将工业生产与环境保护相结合的生产方式，来提高企业的生产效能，减低企业生产废弃物的排放。

清洁生产技术主要包括降低能源、原料消耗，减少废物产生量以及采用清洁能源等几个阶段，其核心是从源头上来控制企业有机废气排放，以预防为主，对企业的生产采用全过程的控制，提高企业生产的生态效益，该技术要求企业在产品设计阶段，首先需要选择没有污染的替代品作为原材料，从源头上控制企业生产中产生的挥发性有机废气，减少废弃物和有毒气体的排放量，控制有机废气的产生；其次，按照有机废气排放管理的要求，结合企业生产环境的要求，控制企业整体生产的要求，减少生产中带来的有机废气排放与环境污染，同时还需要利用最新技术，对在化工生产的过程中，采用自动化、计算机技术对整个生产进行合理的协调与配置，将多种技术融合在一起，采用清洁生产技术，对原料处理过程进行优化，降低原材料与能源消耗，对企业的生产过程进行优化调整，采用综合性的预防措施，降低企业生产过程中三废的产生。

3.2 强化企业环保意识

针对一些重点化工企业、钢铁企业等，由于生产中产生的有机废气较多，需要强化企业的环境保护意识，才能促进企业的发展。首先，要提高企业领导与员工的环境保护意识，对企业生产的每一个环节都要加大对环境保护的意识，并在生产环节投入资金来改进生产工艺，降低生产环节可能造成的环境污染，通过组织企业领导与员工学习新的生产技术，逐步提高企业清洁生产技术水平，促进企业的可持续发展。其次，企业要建立完善的环境保护机制，加大对生产过程中可能产生的有机废气等环节进行控制，由专门的管理人员对每一个生产环节进行监督管理，如果发现生产过程中存在有机废气、环境污染问题，管理人员需要立即纠正，并做好记录，同时向上级汇报，要求生产人员纠正生产加工流程。最后，构建绿色环保生产措施，企业要结合实际生产的要求，对环境保护设施建设与环保管理进行合理地设置，并及时加强与政府环保部门沟通与交流，加强对企业的生产技术进行改造，并以节能环保为目标，严格按照国家的标准与要求对生产流程与生产设备进行管理，企业管理部门要在生产流程中容易产生的有机废气安装废气处理装置，并设置专门的工作人员进行督查，配备救援人员与器材，降低企业生产过程中，可能产生的有机废气污染问题，同时企业还需要不断的开发新的清洁技术，开发环保新产品，提高企业的生产质量。

3.3 企业做好生产装置的排查

为了保证企业的生产安全，要进一步优化和改进生产技术，合理的应用先进的技术来改进企业的生产，加强对先进清洁生产技术以及新能源应用技术的研究，定期采用专业设备对企业的生产装置的安全性能进行检查，防止企业在生产过程中可能出现的泄漏问题，根据企业生产的要求，做好企业生产装置的日常维护与管理工作，及时更换设备的破损元件，还需要做好定期巡查工作，并对检测结果做好登记工作，以保证企业生产的安全。

4 大气环境中挥发性有机废气治理需要做好末端治理

4.1 吸附技术在有机废气处理中的应用

吸附法主要采用吸附剂对有机废气进行吸附，通过吸附剂将有机废气分离处理，该技术采用吸收和清除挥发性有机物的方法来净化空气，在具体处理的过程中，排气装置将挥发性有机废气喷入过滤器，废气在经过过滤器时，对废气进行吸附处理，并释放出处理后的空气。

（1）直接吸附处理技术

这是一种比较常用的废气处理技术，它采用高品质的吸附剂对废气中的挥发性的有机废气进行吸附处理，这种方法对废气的处理效果可以到达90%以上，对吸收有机废气具有十分重要的作用。直接吸附废气处理方法的优势比较突出，有机废气处理设备简便，投资成本低，很多企业都采用这种技术来处理有机废气，对浓度比较低、挥发性的有机废气处理十分有效，应用范围十分广泛，处理有机废气效率也比较好，在企业的废气治理中十分有效。但是，采用这种有机废气处理技术使用后，已经饱和的吸附材料无法再生使用，如果处理不当，容易造成环境污染。只有工作人员定期对吸附材料进行检查，发现吸附材料失效后，及时更换吸附材料，才能保证有机废气的处理效果。

（2）吸附回收技术

这种处理技术与直接处理技术不同，在吸附原理与方法上存在着明显的差异，主要是采用多孔物质对挥发性有机废气吸附，降低有机废气的含量。一般情况下主要采用活性炭作为多孔吸附物质，活性炭的吸附能力强，成本低，在吸附剂吸附饱和后经过净化处理后，可以循环使用，使得多孔循环吸附剂可以循环利用，不仅能降低企业的废气处理成本，提高了吸附剂的利用效率，但是在实际处理的过程中，采用蒸发处理技术容易导致部分吸附的有机废气被重新吹出，造成环境污染，这就需要将吸附饱和的吸附剂进行冷凝处理，使吸附的有机废气转化液体后，进行回收处理。[4]采用吸附回收技术处理方法的工艺比较复杂，在实际处理的过程中，需要大量的能源，对能源的消耗也比较大，成本较高，而且多孔吸附物质的提纯度不够高，还需要将其他方法综合在一起使用。

4.2 冷凝技术

由于有机废气中还有多种成分，冷凝处理方法是挥发性有机废气处理中常用的一种处理技术，通过对挥发性有机废气进行成功降温处理之后，将污染物中的有机废气转化为液态或者流体状态，然后对转化为液体或者流体状态的有机废气进行回收。冷凝处理技术对挥发性有机废气处理的最大优势就是废气处理的综合成本比较低、对有机废气分离的效果比较好，适用于废气浓度比较高、成分比较复杂的有机废气处理。例如，对于一些成分复杂、挥发性的有机废气，采用冷凝处理时，需要开展多次低温处理，分步骤、分批次的对不同低温状态的废气进行处理，处理的成本较高，还有些废气的处理需要专门的设备，使得企业的有机废气处理的成本增高。当前，冷凝处理技术对挥发性有机废气处理中的应用，主要是作为吸附处理技术或者燃烧处理技术的前置处理技术，以更好的对废气进行分离，同时，这种方法需要与其他处理技术融合在一起进行合理使用，才能提高挥发性有机废气的处理效率，这样才能够最大程度发挥出它的价值作用。

4.3 销毁技术

（1）催化燃烧处理技术

催化燃烧处理技术是一种常用的有机废气处理技术，主要是在低温的状态下，采用催化剂对挥发性的有机废气进行燃烧处理，从而能有效地对企业生产过程中产生的废气进行净化处理，催化燃烧处理技术主要应用于化工行业、喷漆行业以及涂料生产等企业生产中，催化燃烧处理设备一般都需要比较专业性的设备，主要由预热装置、催化燃烧装置等设备构成，在催化燃烧的过程中，要求不能产生二次污染，催化剂一般可以利用氧化铝，但由于这种贵金属催化剂成本较高，在具体的应用中，逐渐采用其他催化剂代替，也能提高废气的处理效果，同时还能降低企业废气处理的成本。目前，我国已经采用稀土型催化剂已经得到了广泛的应用，由于挥发性有机废气在高温下与空气混合，容易产生爆炸，这需要关注燃烧的安全问题，在使用催化燃烧净化处理技术来处理有机废气时，需要严格控制有机物与空气的混合比，将配比控制在爆炸极限的下限，提高废气处理的安全性。

（2）吸附浓缩催化燃烧处理技术

这种技术主要将吸附处理技术与催化燃烧技术综合在一起，对有机废气进行燃烧控制处理，对提高废气处理的效果十分有效。它主要是通过利用多孔吸附剂对挥发性有机废气进行吸附处理，直到吸附剂吸附失效时，要及时停止设备工作，对吸附剂进行净化处理后重新利用，可以有效的降低废气处理成本，提高企业废气的处理效果。而脱附后的挥发性有机废气将会被浓缩，加入催化剂后送入到燃烧室，转化成二氧化碳与水，经过净化处理后排出。有机废气处理的过程中，当挥发性有机废气达到一定浓度时，可以采取一定的措施，将其在催化床上进行燃烧处理，降低有机废气的浓度与含量，还可以作为活性炭脱附的再生热量，做到循环利用，在一定程度上可以提高废气的处理效率，降低废气处理的成本。催化燃烧处理设备主要由净化主机、引风机和控制系统组成，这种设备的安全性与稳定性比较高，而且操作比较简便，后期的维护也比较简单，可以降低企业生产的运行成本。

（3）生物法

生物处理技术属于一种新型技术。在适宜的环境条件下，利用微生物的氧化代谢作用将废气中的有机污染物分解为二氧化碳、水和其他无机物，进而达到有机废气降解的目的。[5]微生物将废气中的有害物质进行转化后，废气中的气态污染物首先要经气相转移到液相或固体表面进行一系列的处理，直到污染物才在液相或固体表面被微生物吸附降解。生物法包括有生物滴滤法、生物过滤法和生物洗涤法，安全性较高，而且便于操作，不会形成二次污染，主要运行成本低，适用于中低浓度有机废气处理。

结语

由于企业挥发性有机废气具有多样化，不同的废气还具有不同的化学性质，而且不同企业排放的挥发性有机废气浓度不同，在针对废气进行治理时，需要结合有机废气的性质，选择有针对性的方法进行处理。为了有效解决社会发展过程中产生的有机废气的危害，减少有害气体对大气环境的污染，以保证人们的身体健康。这就需要企业创新有机废气处理技术，转变传统的废气处理模式，利用冷凝法、生物处理法等先进的处理技术，对挥发性有机废气进行分离清除，降低有机废气的危害。