大气环境中挥发性有机废气治理常用方法相关研究

天津市蓟州区生态环境局 程立娜，王春晨，孙松，刘金友

在生态环境部发布的《2021年中国生态环境统计年报》中，明确显示:“2021年全国废气中二氧化硫、氮氧化物和颗粒物的排放量分别为318.2万吨、1019.7万吨和611.4万吨，并且工业源废气占据比重较大，分别 为79.6%、40.9%、65.6%。”面对较大的废气排放量，我国也加大了治理力度，不过从实际来看效果不够理想，究其原因与有机废气排放管控不严、大气环境监测不足、采用治理技术落后等相关，要求新时期要对大气环境中的挥发性有机废气进行全面细致的研究，并在准确把握挥发性有机废气来源及可能产生危害以后，采用极具针对性的治理技术方法进行妥善解决，以实现对大气环境的有效保护[1]。

一、挥发性有机废气的来源、特点和危害

（一）来源

挥发性有机废气包括丙酮、甲醛、正乙烷、乙醇等内容，主要来源有：（1）石油化工生产所排出的工艺尾气，比如加热炉烟气、催化剂再生烟气、硫回收尾气等，见图1所示；（2）煤、石油、天然气等燃烧时产生的不完全燃烧产物，机动车所排放尾气含有的未燃烧完全烃类物质等；（3）开展室内装修活动使用的油漆、溶剂、胶合板等，在常温状态下释放出的甲苯、甲醛、酚类等物质；（4）日常生活中使用的化妆品、消毒剂、有机农药、洗涤剂等，进行加工和使用过程有可能会产生醚类、酚类等挥发性有机物质[2]。

图1 工业生产有机废气排放

（二）特点

挥发性有机废气有以下特点：（1）不同行业开展生产活动，所产生的有机废气存在一定的差异，并且这些差异主要体现在污染物成分、污染方式、污染浓度等不同上面；（2）一些有机废气具有易燃易爆和有毒有害的特点，当这些有机废气进入到大气环境中以后，很有可能与其他物质相互发生作用，所带来的危害也十分巨大；（3）部分行业开展生产工作，排放的有机废气会伴有颗粒物、二氧化硫等无机成分，对其进行治理难度较大，通常要先进行预处理[3]。

（三）危害

挥发性有机废气的危害主要有：（1）威胁人类健康，挥发性有机废气中存在的苯类物质毒性非常大，并且在空气中气化以后会有较为强烈的刺鼻味道，如果人长时间接触这类物质，很有可能会对人的嗅觉器官和身体健康带来不利的影响；（2）产生二次污染物，挥发性有机废气在适合温度条件下，可以与大气中存在的碳氢化合物发生化学反应，以此生成二次污染物，比如雾霾，这也会对大气环境和人体健康带来极大的影响；（3）破坏生态平衡，随着有机废气中的烃类物质得到挥发以后，臭氧层就会遭受破坏，并严重威胁到各地区的生态平衡，各类自然灾害发生概率也会提升。

二、大气环境中挥发性有机废气常用治理技术

（一）吸附处理技术

采用吸附技术对大气环境中的挥发性有机废气进行治理，涉及方法包括：（1）直接吸附法，实际操作可以直接选用吸附能力较强和纤维表面较为均匀的活性炭，对浓度较高的有机废气进行直接吸附处理，吸附效率可以达到90%以上，并且具有设备简单、投资较小、吸附效果好等的应用优势。（2）吸附回收法，简单来说就是先使用纤维活性炭对有机废气中存在的挥发性有机物进行有效的吸附与去除以后，再通过热水蒸气进行反吹和脱附再生，实际运用要想取得理想的效果，就要注意在使用时提供必要的蒸汽量[4]。（3）吸附催化燃烧法，这种方法在挥发性有机废气处理中运用，由于融合了吸附法和催化燃烧法的优势特点，整个废气处理效率与质量也能得到极大的提高，实际操作中可以先采用蜂窝转活性炭进行吸附作业，并在接近饱和状态后引入热空气进行脱附与解析，然后将完成脱附以后的废气引入到燃烧床中进行无焰燃烧，产生的热量则进行循环利用，降低能源消耗、废气净化率高等优势十分明显。

（二）燃烧处理技术

在对一些浓度较高的挥发性有机废气进行处理时，可以考虑对燃烧处理技术进行运用，主要是因为这一技术使用具有较高的实效性，并且实际操作也较为简单，具体方法有：（1）直接燃烧法，操作时不需要添加任何物质，直接对挥发性有机废气进行燃烧处理，执行时也要注意把控好燃烧的温度，一般不会超过1000℃，虽然可以提高废气处理效率，并且操作上也较为简单，但是这种方法运用所产生的烟气很有可能会引发二次污染。（2）助燃热力燃烧法，使用该种方法处理有机废气，通常会借助一些助燃的物质进行操作，甚至还可以将废气当作助燃剂，并且燃烧温度只需要控制在800℃，就能够取得较好的废气处理效果，节约能源资源优势也十分明显[5]。（3）催化燃烧法，在挥发性有机废气处理中，对催化燃烧法进行运用，就需要充分发挥催化剂的作用，使废气中的可燃物质能够在较低温度下进行氧化分解，并且与热力燃烧法相比较，辅助燃料运用少、能量消耗比较低、设备设施体积小等优势更加明显。

（三）冷凝处理技术

采用冷凝技术对挥发性有机废气进行处理，其工作原理就是将有机废气直接导入到冷凝器当中，并在完成吸附吸收处理以后，再将解析的浓缩废气引入到冷凝器中，待经过冷凝液分离以后，就可以对有价值的有机物进行有效回收与利用。冷凝处理技术在有机废气处理中能够取得较好的净化效果，主要是因为利用了物质在不同温度下有不同饱和蒸气压这一性质，在通过增加和降低系统温度以后，处于蒸汽状态的污染物就会发生冷凝，并有效从废气中分离出来，具体操作中要提高废气的净化效果，就要注意将冷凝技术与吸附技术、其他净化手段等相互联合起来，以达到提高处理效率和效果的目的[6]。

（四）光催化氧化技术

对挥发性有机废气分子进行治理时，可以对光催化氧化技术进行运用，操作中会利用一定波段的高能紫外光波，对挥发性有机废气的分子结构进行破碎分解，然后通过特定的催化氧化剂使之产生电子空穴，并且在与氧气和水进行充分接触以后，所产生的高浓度臭氧活性粒子会与有机废气分子相互发生反应，最终将有机废气大分子直接降解为小分子物质。与此同时，在使用光催化氧化技术对有机废气治理时，要对紫外光波长、实际照射强度、使用催化剂种类等进行综合性的考虑，一般情况下会优先考虑使用TiO2，主要是因为光照越强催化剂活性就会越大，最终废气处理效率与效果也会更高，甚至还可以采用掺加金属粒子的方式，提升TiO2的活性。

（五）低温等离子技术

将低温等离子技术应用到挥发性有机废气处理中，其工作原理是借助介质阻挡放电过程被击穿，从而产生高能量活性基团，促进其与挥发性有机废气中的有机物分子发生电化学反应，最终生成水与二氧化碳，不仅可以起到较好的挥发性有机废气净化处理效果，还能防止二次污染问题发生。实际操作中，由于低温等离子技术运用会涉及高压放电内容，因此在使用时要注意对环境加强管控，以防止意外情况发生，必要情况下还可以对实际操作流程进行监督，以保证整个处理工作顺利进行，相应设备也能保持高效地运转[7]。

三、大气环境中挥发性有机废气治理优化创新

（一）重视大气环境监测分析

采用上述提到技术对大气环境中的挥发性有机废气进行治理，只能取得治标不治本的效果，因此在治理挥发性有机废气时，还要将治理端口向前移，并通过深化落实大气环境监测分析工作，有效把握大气环境中挥发性有机废气排放量情况，并根据有机废气组成成分、实际浓度等，采用更具有针对性的措施进行处理，可以进一步提高废气治理效果，相关措施包括：（1）开展大气环境监测工作，根据地区实际情况，积极组织开展大气环境监测工作，并且要提高实际工作效率，在开展工作时还要注意坚持与时俱进，对现代化仪器设备进行科学合理的使用，这些仪器设备包括环境大气采样器、环境颗粒物采样器、大气颗粒物综合采样器、挥发性有机物采样器、甲烷总烃非甲烷总烃采样器等，通过这些仪器设备在大气环境监测中发挥作用，可以更好把握地区大气环境整体情况，针对挥发性有机废气排放量、成分物质、实际浓度等也能有效地把握[8]。（2）加强监测数据信息分析，在完成大气环境监测工作以后，也要对监测所得的数据信息进行全面细致的整理与分析，并将工作重点放在挥发性有机废气上面，执行时可以借助大数据、云计算等技术，以实现各类监测数据信息的自动化处理与分析，并生成所需要的各类分析结果图表产品，为后续开展大气环境保护和挥发性有机废气治理工作提供有力参考依据。

（二）加强处理技术创新升级

虽然采用吸附、燃烧、冷凝等技术对挥发性有机废气进行处理，可以取得较好的效果，但是实际运用也容易出现净化不彻底、发生二次污染等问题，不利于挥发性有机废气治理能力与水平得到提升，这时候要对这些问题进行解决，就要紧跟时代发展步伐，对挥发性有机废气处理技术进行创新升级，以提高实际处理效率与质量，相关措施包括：（1）联合使用多种处理技术，在处理挥发性有机废气时，要克服单一处理技术使用存在的缺陷，根据废气处理实际情况，将多种处理技术联合起来进行运用，能够取得更好的效果，比如将吸附技术与催化燃烧技术相互结合起来，就可以通过吸附法将有机废气中的大分子有机物进行有效的去除，对于一些可燃物质，则通过发挥催化剂的作用有效实现氧化分解，整体来看挥发性有机废气净化效率也会有所提升[9]。（2）积极研发新的处理技术，依托现代快速发展的技术手段，对挥发性有机废气处理技术进行改革创新，并更好地服务于有机废气治理，比如纳米空气净化法，作为一种较为先进的废气处理工艺，实际操作会对纳米材料进行运用，并在电解水蒸气中产生较强氧化性的羟基负离子，相较于强氧化剂羟基负离子还原电位更高，并对空气中存在的有机污染物进行有效的氧化，对苯类、烷烃类等挥发性有机废物去除效果比较好，并且不会产生二次污染。

（三）强化废气源头治理管控

要从根源上治理挥发性有机废气，就要做好以下工作：（1）减少废气排放，实际操作中可以对环保型的材料和绿色生产技术进行运用，比如新型节能墙体材料涂料、无溶剂复合技术等，可以从根源上减少挥发性有机废气的排放量，并实现对大气环境的有效保护。（2）加强工业生产管理，考虑到工业生产是挥发性有机废气的主要来源，因此在开展挥发性有机废气治理工作时，就要对工业生产管理引起极大的关注，实际操作中可以引导各工业企业在有机废气产生环节使用吸附、吸收等工艺，对有机废气存在的污染物进行有效的净化处理，并对超出有机废气排放标准的企业实施严厉的惩处，进而倒逼工业企业高度重视自身的转型升级和技术创新，最终取得较好的有机废气治理成效。（3）提高废气收集率，严格遵循“应收尽收、分质收集”的原则，对挥发性有机废气收集系统进行科学合理的设计，并在此过程中将无组织的排放转变为有组织的排放控制，执行时要采用全密闭集气罩和保持微负压状态，然后采用适宜高效的治污设施和组合工艺进行有效的处理[10]。（4）开展企业帮扶指导，特别是对污染物排放量比较大的工业企业，可以组织专家为这类工业企业处理有机废气提供更加专业的指导与支持，实际操作中也可以从编制切实可行污染治理方案、明确原辅材料替代、改进优化生产工艺、废气收集治理等方面入手，助力这些工业企业尽快实现转型升级，并最大程度的降低有机废气排放量。

四、结语

本文是对大气环境中挥发性有机废气常用治理方法的研究，工业事业的不断发展，使得挥发性有机废气排放量逐渐增大，并对大气环境造成极大的污染，不利于人与自然和谐发展，对挥发性有机废气治理也愈发的重视。实际操作中，可以有效采用吸附、冷凝、燃烧、低温等离子等技术，对大气环境中的挥发性有机废气进行治理，并深化落实好大气环境监测、相关数据分析、处理技术创新、加强源头治理等工作，不仅可以从根源上减少挥发性有机废气的排放量，还能促使挥发性有机废气治理技术水平得到提升，并实现对大气环境的有效保护。