(淄博職業(yè)學院制藥與生物工程系，山東淄博，255314)

1 引言

鑒于化工生產(chǎn)的特性，大多數(shù)化工生產(chǎn)過程都會產(chǎn)生廢水，因此對廢水的收集和處理必不可少。目前，有一定規(guī)模的化工企業(yè)幾乎都有自己的廢水收集和處理系統(tǒng)。由于廢水往往貫穿于整個生產(chǎn)工藝流程，因此不同的化學物質(包括溶劑以及副產(chǎn)物)會混存于待處理的工藝廢水中。這些物質很多屬于揮發(fā)性有機化合物(即VOC)，往往具有易燃易爆、有毒有味等性質，是造成大氣污染(包括霧霾產(chǎn)生)的重要因素。因此，VOC一直受到各國環(huán)保法規(guī)越來越嚴格的約束[1]。

化工廢水收集和處理系統(tǒng)是一個特別重要的VOC排放源，因為在廢水的收集和處理過程中，溶解或懸浮于廢水中的VOC容易揮發(fā)或被蒸發(fā)出來，這些VOC的數(shù)量可能還很大。據(jù)調查，為滿足國家環(huán)境保護法規(guī)的要求，用于控制廢水中VOC排放所花的費用僅次于控制從工業(yè)尾氣排放出的VOC 所花的費用。本文著重探討與化工廢水處理有關的VOC排放的控制。

2 化工生產(chǎn)中VOC排放的來源

在化工生產(chǎn)裝置整個生命周期的大多數(shù)階段，從設計、建設和試車，到運行、工藝異常、計劃中的停車和緊急停車，再到停產(chǎn)或生產(chǎn)線的永久關閉，都有可能產(chǎn)生VOC的排放[2]。一般來說，大量的VOC產(chǎn)生于工廠的運行過程，表1列出了其中可能的來源，表2則列出了廢水處理系統(tǒng)VOC的來源。

表1 化工廠VOC來源

表2 廢水處理系統(tǒng)中VOC來源

3 減少廢水處理過程VOC排放的方法和措施[3-4]

為了減少與化工廢水處理有關的VOC 排放，可以采取的方法或措施包括但不限于：

(1)盡可能從廢水源頭上減少VOC 的排放。

(2)封閉廢水及其逸出物(例如通過加蓋等方式)。

(3)在廢水處理過程增加對VOC的去除工藝。

(4)收集和處理來自廢水的蒸氣形式的VOC排放。

3.1 源頭上減少VOC排放的措施

從源頭上減少VOC的最有效途徑是盡可能減少廢物的產(chǎn)生，防止出現(xiàn)污染。一般可采取以下措施：

(1)用對環(huán)境更友好或揮發(fā)性更低的物質替代VOC。

(2)減少來自生產(chǎn)過程的VOC的量。

(3)減少來自生產(chǎn)過程的廢水的量。

(4)降低廢水溫度以降低VOC的揮發(fā)性(但對廢水的冷卻程度要以不影響下游對VOC的去除效果為限)。

成(組)分替代是源頭遏制VOC等污染物排放的較為簡單可行的方法，但這種方法并非都能行得通。對大多數(shù)生產(chǎn)過程，VOC被用作溶劑、組分、或洗滌液等，選擇它的目的是為了利用其某些特定的屬性，包括功能、來源和成本等方面。所以，對更易揮發(fā)的VOC進行替換，替代品必須能夠滿足必備的性能指標才行。同樣，改變工藝，有時即便僅是對設備和操作程序進行相對較小的變更，也有助于改善VOC的排放。

一旦在最大程度上減少了上游VOC的來源，下一步還要設計一套能夠容納廢水及其逸出物的收集和處理系統(tǒng)。盡管封閉式廢水收集和處理系統(tǒng)能做到盡量減少VOC向周圍環(huán)境中的排放，但是要注意封閉操作本身也可能會產(chǎn)生次生安全問題，即在密閉容器上部空間內形成具有潛在危險的易燃易爆環(huán)境，對此應設法加以避免。

3.2 廢水中VOC 的處理方法

當富含VOC 的廢水被輸送到廢水處理廠后，廢水中的VOC可通過以下方式處理：

(1)通過適當方法直接將廢水中VOC破壞掉。

(2)將VOC轉移到某個接收相中，接收相通常是氣相，也可以是非互溶的液相或固相(例如，可用空氣把VOC從廢水中脫出，從而將其轉移到脫除所用的空氣中)，然后從接收相中將VOC回收或將其破壞掉(例如轉移到脫除氣中的VOC 可通過火炬燒掉)。

生化廢水處理也是一種通用性特別強，能夠破壞廢水中VOC的成熟處理方法，其中的好氧生化處理法被廣泛采用。所謂好氧生化處理，簡單地說，是指向廢水中通入大量空氣(該過程稱為“曝氣”)，促使好氧微生物(好氧菌)大量繁殖，利用好氧微生物分解有機物，實現(xiàn)廢水處理的目的，該方法可以把有機污染物通過微生物的氧化轉化為二氧化碳和水等。好氧生化處理又分為活性污泥法和生物膜法兩種，活性污泥法又包括氧化溝活性污泥法、生物降解活性污泥法(absorption biodegradation，簡稱AB法)、間歇式活性污泥法(sequencing batch activated sludge process，簡稱SBR法)等。需要根據(jù)待處理廢水中VOC負荷，結合其他措施，采取適當?shù)膬?yōu)化處理條件。注意，好氧生化處理工藝也有可能在曝氣過程中由空氣把VOC從水中帶出而排放到環(huán)境中，需結合其他方法加以控制。

可以使用空氣、水蒸氣、氮氣或天然氣把廢水中的VOC轉移到氣相中。如果使用的是水蒸氣，那么可以通過把汽提塔的塔頂蒸氣加以冷凝的方式，回收有價值或可再利用的VOC成分，然后再把回收的VOC 冷凝液返回到工藝當中。但是，冷凝過程的能量消耗，以及將被熱的水蒸氣洗提后的廢水再進行冷卻的能量消耗，所花的費用可能較高。

3.3 減少廢水處理過程VOC排放的一般步驟

總體上，為減少從工藝裝置中和廢水處理過程中的VOC排放，企業(yè)可采取如下具體步驟：

(1)制訂泄漏檢測和修復計劃，并嚴格執(zhí)行。

(2)安裝密封式排液收集系統(tǒng)，以便在工藝停車期間容納工藝流體。

(3)使用密閉式有機材料管槽將廢水和溢出液輸送到廢水處理站。

(4)在罐區(qū)使用浮頂罐并安裝尾氣收集系統(tǒng)。

(5)對貨運卡車、軌道車、駁船等裝卸裝置，必要時需安裝有機蒸氣回收系統(tǒng)。

(6)對廢水平衡池、沉淀池、溶解空氣曝氣裝置、生物氧化裝置、物理和化學處理裝置以及澄清器(池)等加蓋密封。

(7)采用合適的VOC去除和破壞技術，將水中溶解的VOC濃度降低到向環(huán)境排放容許的程度。

(8)對與抑制VOC排放相關的工藝危險因素及時加以識別和消除，至少也應使其減輕或得到控制。

泄漏檢測與修復計劃的執(zhí)行應當與生產(chǎn)裝置的維保相一致，通過這項工作可以檢測和消除VOC從法蘭、密封口、取樣口和其他短暫泄漏源的排放。泄漏檢測一般僅需便攜式分析裝備就能完成，費用相對較低。由于泄漏能得到更好的檢測和修復，減少了原料、中間體和產(chǎn)品的損失，所投入的必要檢測裝備和人工費用實際能很快補償回來。

3.4 關于管路末端控制方法

長期的實踐表明，用于治理空氣污染的管路末端控制方法不足以控制VOC排放，因為很多這些方法僅是把一種形式的污染轉化為另一種形式的污染。例如，火炬、焚燒爐和鍋爐可產(chǎn)生副產(chǎn)物CO、CO2、NOx及顆粒物，并且它們對VOC的破壞或焚化效率大多不超過98%。同樣，碳吸收器、滌氣器和冷凝器的效率都有其局限性，有些還會產(chǎn)生因污染物冷凝所造成的有害物質殘留。

盡管有這些缺點存在，但很多管路末端控制方法仍有其優(yōu)勢，這些優(yōu)勢表現(xiàn)在：管路末端控制可被用于現(xiàn)有的工藝裝置而不必對裝置本身進行大規(guī)模改造；具有可預見的控制或處理程度；容易被環(huán)保部門認可，因為它們屬于經(jīng)過實踐檢驗的傳統(tǒng)治理技術。

隨著國家環(huán)保執(zhí)法力度的加大以及人們環(huán)保意識的不斷增強，迫使越來越多的化工企業(yè)逐漸遠離對VOC末端控制的依賴，轉而尋求通過工藝改進等方式從源頭上減少VOC的排放，從而也減輕了廢水處理過程控制VOC排放的壓力。

3.5 利用頭腦風暴尋求解決途徑

頭腦風暴法作為一種產(chǎn)生創(chuàng)意的方式，在各行各業(yè)應用日漸廣泛，同樣也適用于對與化工廢水處理有關的VOC 排放的控制?；て髽I(yè)通過召集職工進行頭腦風暴研討會，集思廣益，常?？色@得一系列減少廢水處理廠上游及廢水處理過程中VOC排放的可選方案或構想。其中有些措施比較容易實現(xiàn)，例如通過把冷凝器的溫度降低可提高VOC的回收率；另一些措施的實現(xiàn)則需要更復雜的設備改動、更深入的安全或技術研究，有時還需要獲得客戶的認可(因采取這些措施可能使產(chǎn)品質量受到影響)。

頭腦風暴研討小組應當依據(jù)實施需要的時間、成功的可能性、可能要花的費用，以及VOC排放的預期減少率等指標，對具有實施潛力的方案進行排序。表3所列是國外某合成化工廠利用頭腦風暴對潛在污染防范方案(主要是源頭控制措施)進行的排序結果，在此僅供參考。

表3 合成反應操作可供選擇的污染防范方案

4 結語

控制化工廢水處理中VOC的排放，需要綜合利用多種方法和措施，甚至還可利用頭腦風暴法產(chǎn)生一些現(xiàn)實可行的或具有實施潛力的構想。盡管管路末端處理會繼續(xù)對控制某些化工生產(chǎn)過程乃至廢水處理中的VOC排放發(fā)揮重要作用，但那些能積極采取從源頭上減少VOC排放措施的企業(yè)，由于能更好地順應國家對環(huán)保的日益嚴格的要求，無疑將在當前和未來具有更大的競爭優(yōu)勢。