固定污染源VOCs废气治理原理及高效措施相关研究及探讨

江海涛 付春霞 付云霞

四川省核工业辐射测试防护院（四川省核应急技术支持中心），中国·四川 成都 610052

1 引言

VOCs 废气即挥发性有机化学物，一旦排放到大气中容易引起雾霾、光污染等问题，对大气环境以及人体健康造成严重的威胁。尤其是在现代化社会发展背景下，工业化进程加快，再加上环境监理不到位，导致VOCs 废气污染日益严重。因此，加强对固定污染源VOCs 废气的科学治理势在必行。由于不同的工业生产工艺所排放的VOCs 废气很大的不同，因此需要利用差异化的治理方式进行处理，并结合实际情况利用多层级组合技术，既可以对有机物进行深度净化处理，又不会对环境造成二次污染。

2 固定污染源VOCs 废气概述

2.1 特点与来源

VOCs 废气是挥发性有机化合物，其中主要包含卤代烃、酯基等。该类物质具有较强的刺激性气味，毒性较大，致畸形强，一旦受到日光照射，容易被分解并形成臭氧，其氧化作用会对人体、环境等造成极大的危害性[1]。VOCs 废气来源较为广泛，主要来源于燃料燃烧、涂料生产、化工生产、溶剂制造等行业中，其中工业生产所排放的VOCs 废气量大，对环境污染相对较为严重。

2.2 VOCs 废气危害性

实验显示，在VOCs 废气中包含有几百种化学物质和生物性物质，而且其数量仍处于持续上升阶段，这些成分中，部分物质具有较强的毒性和致癌性，一旦大气中的挥发性有机化合物的浓度超过标准数值，就很容易对人体造成急性中毒现象，一般表现为头痛、头晕、咳嗽、恶心等症状，严重的情况下甚至出现肝中毒、昏迷等后果。由此可见VOCs 废气对人体生命健康危害性较大[2]。

此外，VOCs 废气对大气环境也会造成极大的危害，很多城市出现的雾霾天气就是由于空气中VOCs 废气浓度过高造成的，排放到大气中的VOCs 废气，与大气中的二氧化硫、氮化物等产生化学反应，形成硝酸盐、硫酸盐、二次有机颗粒等物质，这些物质在空气中长时间悬浮滞留，在光线作用下发生散射现象，影响空气能见度。此外，VOCs 废气还会对生态系统的平衡造成破坏，加速城市环境恶化程度，破坏城市生存环境，非常不利于人类生存与发展。因此，当前中国采取了很多方式对固定污染源VOCs 废气进行治理，如热破坏法、活性炭吸附法、光催化法、冷凝法、生物膜处理法等，同时还利用多种技术的组合方式进行彻底处理，起到良好的治理效果。

3 固定污染源VOCs 废气治理工艺及应用原理

3.1 燃烧催化法

该方法主要是利用催化剂对废气产生完全催化氧化反应，从而可以使废气中的有害可燃组分充分氧化，并在此过程中生成二氧化碳与水。在固定污染源VOCs 废气中，大部分的有机物都可以进行燃烧，因此该种方式在固定污染源VOCs 废气治理中发挥了呈现出极佳的效果，成为净化含烃类化合物废气的主要方法之一。利用该方式还可以对有机化合物的恶臭进行消除。该方式在金属印刷、绝缘材料、漆包线等行业中得到了广泛应用，不仅可以对挥发性有机废气进行净化治理，而且还可以减少能源效果，并对燃烧过程中的热量进行回收再利用，提高资源利用率，增加经济效益。燃烧催化法是一种无火焰燃烧法，安全性较高；在燃烧中的温度要求不高，一般在400℃左右既可以对烃类以及一氧化碳进行完全反应，同时对辅助燃料的需求较少[3]。

3.2 活性炭吸附法

该方式主要是利用活性炭对VOC 废气中的污染物质进行吸附。在具体应用中，包含以下步骤：预处理过程中，需要对废气中的固体颗粒物和液滴等进行清除，如利用干式过滤的方式对其进行处理，这样才能保障使用活性炭进行吸入时，使其炭层具有足够的孔隙率，避免固体颗粒物堵塞空隙，影响气体流通；利用3 个左右的固定床吸附器对废气进行连续性吸附处理，当吸附剂在持续性吸附中饱和之后，需要对其进行再生处理，如可以使用水蒸气脱附法，让活性炭再生，这主要是利用有机化合物与水不互溶性，通过脱附、冷凝、分离环节，可以对有机溶剂进行回收；针对那些溶于水的有机溶剂，可以利用精馏的方式对其进行回收脱附。利用该方式对VOCs 进行处理，可以对吸附剂再生回收，能源消耗低，可以降低使用成本[4]。

3.3 活性炭吸附+催化燃烧法

该方式主要是利用新型活性炭如蜂窝炭或者纤维炭，对浓缩低浓度的有机废气进行吸附，让其吸附饱和后，输入热空气对活性炭进行加热，可以把有机废气从活性炭中脱附出来，然后将其引入催化燃烧床进行燃烧处理，通过与催化剂的氧化催化作用，把有机化合物转化为水和二氧化碳，在燃烧过程中产生的大量热能可以进行回收用于冷空气加热，即热交换，降温后的气体可以进行排放，也可以对活性炭进行脱附再生，实现对废热的循环利用，达到节能降排的目的。在该工艺中使用的吸附床气流分布均匀，而且较为稳定，吸附效果好，可以对有机废气进行有效性吸附净化，同时能耗较低，并可以对燃烧后的热能进行回收和循环利用，提升废热利用率，确保对有机物的彻底处理，避免产生二次污染，而且应用成本较低[5]。

3.4 UV 光解法

UV 光解法即紫外线光解法，利用特制的高能UV 紫外线光束对VOCs 废气进行照射，可以对废气中的有机物进行近距离照射，对其有机化合物的化学键进行破坏，并产生氧化反应，把大分子VOCs 裂解为小分子化合物，将其转化为二氧化碳、水、氯化氢等物质，从而实现废气处理的效果。

4 固定污染源VOCs 废气的处理高效处理措施

4.1 遵守废气治理原则

4.1.1 属地管理原则

各个地区的相关部门要充分发挥自身的职能作用，对该区域内的工业产业、工业园等开展全过程监督管理，统筹规划，加大对VOCs 废气的处理力度，稳步推进，保障VOCs 废气治理工作的有序开展。

4.1.2 自行监测原则

工业企业要充分认识到自身的社会责任，强化责任意识，遵循谁污染谁治理的原则，严格按照相关部门的故障制度对自身的生产过程进行监测，引进先进的废气治理技术和设备，同时对治理信息定期公示。

4.1.3 双随机抽查原则

即在随机时间选择随机对象进行抽查，从而了解VOCs废气治理的治理效果进行检验[6]。

4.2 强化对固定污染源的全过程监测

在环境防治工作中，需要加大对污染源的全过程监测，掌握环境底值，以便对环境质量的动态变化情况进行分析，从而为环境治理提供依据。所以相关部门要加强对污染源监测工作的重视。固定污染源VOCs 废气主要是指工业污染，其污染位置相对固定，排放点位单一，排放量较多等特点，为废气监测工作带来一定的便利性。

在具体的固定污染源监测中，主要包含以下方式：制定完善的定期抽查机制，可以开展定期抽查，也可以进行不定期抽查，同时与化工企业自身的主动监测相结合，从而帮助相关部门对固定污染物VOCs 的污染情况进行了解；另外，建立自查自纠自我通报机制，要对化工企业自我监测，掌握各个排放点的排放情况，收集全面性的污染数据，相关部门要对化工企业的自我监测过程进行全过程监督，保障数据的真实性和全面性，一旦发现违规现象对其进行严肃处理，如警示、经济处罚、整改、停产等。

4.3 引进先进的处理技术

引进先进的处理技术，可以对固定污染源中的VOCs废气进行净化、分解，现行的技术主要有光催化、吸附技术、冷凝、氧化分解、生物膜处理技术等[7]。吸附法主要是利用活性炭对浓缩低浓度废气进行处理；冷凝法主要是对高浓度废气进行处理。此外还可以利用吸附+催化、吸附+浓缩等多级串联组合方式进行处理净化，可以对VOCs 废气中的污染物进行彻底分解或回收，避免产生二次污染。在具体应用中要结合当地的实际情况选择合适的处理方法，并对经济、技术、安全因素进行综合考量。

5 结语

综上所述，在社会发展背景下，人们对环境质量问题日益重视，加大环境质量检测与治理力度是时代发展的必然续期。针对固定污染源VOCs 废气治理工作，需要掌握先进的废气处理技术和手段，引进现代化处理方法，确保对VOCs 废气的彻底分解或回收，同时在具体的处理中要遵循属地管理、随机抽查、自行监测等原则，不仅要发挥各地环境监测部门的职能作用，要积极督促产污企业的主动终端治理的积极性，加大全过程监督力度，同时要制定科学合理的监测制度，保障对VOCs 废气治理效果的全面性监测，为提升治理效果创建良好的条件。