吳水兵 陸孝燕 楊超 馬張雋

摘要：VOCs指的是揮發(fā)性有機(jī)物，其主要來(lái)源于印刷、電子制造、石油化工以及箱包生產(chǎn)等化工生產(chǎn)過(guò)程。近年來(lái)隨著人們的生活水平不斷提高，對(duì)于各種有機(jī)產(chǎn)品的需求也在不斷增加，導(dǎo)致了VOCs的排放量越來(lái)越多。VOCs排放量較大，種類(lèi)比較多而且具有毒性，如何對(duì)其進(jìn)行有效治理，已經(jīng)成為了相關(guān)企業(yè)和環(huán)境部門(mén)的重要任務(wù)。鑒于此，本文將首先對(duì)VOCs的治理技術(shù)的研究進(jìn)展進(jìn)行深入地分析，然后對(duì)其治理技術(shù)的選擇與工藝適用性進(jìn)行一定程度的研究，以期為相關(guān)企業(yè)和環(huán)境部門(mén)加強(qiáng)對(duì)VOCs的治理效果提供一些建議和理論參考。

關(guān)鍵詞：VOCs治理；大氣污染；工藝；技術(shù)；開(kāi)發(fā)；應(yīng)用

引言：

VOCs的大量排放，一方面污染了大氣環(huán)境，對(duì)地球生物圈帶來(lái)了巨大的不良影響，另一方面使人們的身體健康受到威脅。VOCs能夠在陽(yáng)光的照射下與氮氧化物反應(yīng)生成臭氧，這樣一來(lái)，空氣中的臭氧濃度便會(huì)不斷的增高，進(jìn)而對(duì)人體健康造成威脅，甚至有可能引起人體組織發(fā)生癌變。一些VOCs比如氟氯昂等，能夠不斷消耗大氣層的臭氧，降低了地球?qū)ψ贤饩€的抵擋能力，進(jìn)而給人類(lèi)和其他生物的健康帶來(lái)巨大影響。除此之外，還有一些VOCs比如甲苯和二甲苯等能夠?qū)θ说暮粑喇a(chǎn)生巨大刺激，對(duì)人的內(nèi)臟和神經(jīng)系統(tǒng)也有影響，嚴(yán)重可能會(huì)使人體組織發(fā)生癌變。目前，國(guó)家已經(jīng)將VOCs治理列入重點(diǎn)整治項(xiàng)目，因此，開(kāi)展VOCs治理新工藝和新技術(shù)的研究，并將其推廣運(yùn)用具有非常重要的意義。

一、VOCs治理技術(shù)研究進(jìn)展

一般來(lái)說(shuō)，對(duì)VOCs的治理主要集中在三個(gè)方面，一是不斷改進(jìn)涉及到VOCs的產(chǎn)品制造工藝，從而在源頭上對(duì)其進(jìn)行控制，二是加強(qiáng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的VOCs進(jìn)行回收利用，三是對(duì)排放的VOCs進(jìn)行獨(dú)立處理。由于前兩種治理方式涉及到企業(yè)的生產(chǎn)工藝，本文則主要對(duì)第三種進(jìn)行研究和分析。

（一）傳統(tǒng)技術(shù)

1.直接燃燒

VOCs在一定的溫度條件下可以被氧氣氧化成水和二氧化碳，不過(guò)這種方法條件要求比較嚴(yán)格，只能夠用于濃度比較高的VOCs處理。當(dāng)燃燒值比較低時(shí)，需要不斷地給系統(tǒng)提供燃料才能維持系統(tǒng)的正常工作。除此以外，燃燒的過(guò)程中還有可能會(huì)產(chǎn)生氮氧化物等形成二次污染。

2.催化燃燒

當(dāng)VOCs的濃度比較低時(shí)，直接燃燒難以對(duì)其進(jìn)行處理。利用催化燃燒的方式則能夠在較低的溫度將VOCs進(jìn)行氧化分解，其主要適用于濃度較低而且數(shù)量較大的苯、醛、醇等VOCs物質(zhì)。催化燃燒的反應(yīng)溫度比較低，因此不太容易生成氮氧化物等污染物。

3.吸附

吸附的方式主要是利用多孔和巨大表面積的吸附劑對(duì)VOCs進(jìn)行吸附。這種方法比較適用于處理成分簡(jiǎn)單、氣流穩(wěn)定而且濃度在一定范圍內(nèi)的VOCs廢氣。其中比較常用的吸附劑有活性炭以及大孔樹(shù)脂等，其在吸附回收脂肪和各種酮、醇、酯類(lèi)污染物方面有著比較廣泛的應(yīng)用。

4.吸收

吸收法主要是指利用液體吸收劑將氣體中的VOCs進(jìn)行回收，其本質(zhì)是VOCs增濃。其處理的VOCs濃度與吸附法相似，都在300×10-6到5000×10-6r/min之間。吸收法的處理效率很高，一般能夠達(dá)到95%以上。常用的吸收裝置有填料塔和噴淋塔，吸收法對(duì)于常溫和低溫、低濃度的VOCs很有效，而且所需費(fèi)用比較低。

5.凝并

凝冰法是根據(jù)VOCs污染物在不同壓力以及溫度下的蒸汽壓差異，令其達(dá)到過(guò)飽和從而發(fā)生凝結(jié)作用，以此實(shí)現(xiàn)VOCs的凈化回收。在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，凝結(jié)法通常與吸附、吸收等處理方法聯(lián)合使用，從而盡可能的降低處理成本。

（二）新技術(shù)

1.生物法

生物法是一種新型的VOCs處理技術(shù)，其原理與氧化法類(lèi)似，主要是利用微生物等將VOCs氧化成水和二氧化碳，從而達(dá)到凈化處理的目的。這種處理方法比較廉價(jià)，而且對(duì)設(shè)備的要求比較低，可以用來(lái)處理濃度比較低的VOCs污染氣體。然而這種方法在實(shí)際使用的過(guò)程中對(duì)于環(huán)境pH、溫度以及水分都具有一定的要求，一旦無(wú)法完全氧化，仍然可能會(huì)出現(xiàn)其他的高毒性二次污染物。

2.蓄熱式燃燒

直接燃燒的方式必然會(huì)產(chǎn)生大量的煙氣，這就會(huì)使的整個(gè)系統(tǒng)的熱能不斷浪費(fèi)。因此，人們逐漸開(kāi)發(fā)了各種利用煙氣余熱的節(jié)能技術(shù)。在此之中，利用陶瓷球等蓄熱體來(lái)吸收熱量是一種最為有效的方式。蓄熱式燃燒主要由蓄熱床、控制閥、燃燒室以及控制系統(tǒng)組成。主要是將燃燒室的高溫氣體的熱量進(jìn)性蓄存，然后將蓄熱床的VOCs廢棄升溫，到達(dá)一定溫度的VOCs在燃燒室發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

3.等離子法

低溫等離子中的電子和離子等具有很高的化學(xué)活性，從而能夠是一些對(duì)活化能要求較高的化學(xué)反應(yīng)得以發(fā)生，從而將一些比較難去除的VOCs污染物進(jìn)性轉(zhuǎn)化或者分解。

4.膜分離法

膜分離法是利用聚合物復(fù)合模的選擇滲透性，將有機(jī)物透過(guò)膜從廢棄中分離出來(lái)。在實(shí)際運(yùn)用過(guò)程中，通常使用壓縮機(jī)或者真空泵來(lái)增強(qiáng)膜的滲透性。氣流中的VOCs能夠優(yōu)先通過(guò)滲透膜，從而形成高濃度的VOCs氣流，而截留側(cè)則余下了氮?dú)夂脱鯕獾炔灰藵B透的氣流。

（三）技術(shù)集成

每種VOCs處理技術(shù)都具有一定的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，綜合考慮經(jīng)濟(jì)和技術(shù)等方面的因素，優(yōu)勢(shì)最明顯的還是多種VOCs處理技術(shù)的集成應(yīng)用。例如，利用新型的吸附床以及活性炭纖維，集成加熱器以及冷卻器的功能，確定了纖維炭吸附以及冷凝回收的工藝，在處理較高濃度的VOCs時(shí)具有廣泛的應(yīng)用。利用陶瓷等蓄熱材料作為填充床的蓄熱式燃燒技術(shù)能夠?qū)⑷紵齾^(qū)出來(lái)的氣體吸收，并且將其熱量?jī)?chǔ)存，之后再將熱量傳輸給冷氣體，這種回收效率能夠達(dá)到98%以上。將蓄熱式燃燒以及催化燃燒結(jié)合，一方面能夠?qū)崿F(xiàn)熱能的回收利用，另一方面還能夠?qū)崿F(xiàn)處理過(guò)程的無(wú)焰燃燒。

二、VOCs治理技術(shù)選擇與工藝適用性

蓄熱式燃燒的熱回收率較大，適應(yīng)性較寬，但是管理難度很大，可能會(huì)產(chǎn)生二次污染物。催化燃燒適用于低濃度大范圍的VOCs處理，操作比較容易，但是條件要求嚴(yán)格。等離子法適用于低濃度大范圍的VOCs處理，設(shè)備較小但是投資較高。吸收法適用于高濃度的VOCs處理，技術(shù)比較成熟，溶劑可回收。吸附法適用于低濃度彈性大的VOCs處理，不過(guò)吸附床可能會(huì)堵塞。生物法適用于低濃度大范圍的VOCs處理，投資費(fèi)用比較低，但是處理周期很長(zhǎng)。凝并法適用于高濃度小范圍的VOCs處理，設(shè)備投資較大，而且條件要求嚴(yán)格。膜分離法的適應(yīng)性較寬，但是投資費(fèi)用較高，膜不易清洗。

三、結(jié)語(yǔ)

本文對(duì)一些VOCs治理工藝進(jìn)行了深入的研究和分析，各種處理方式都有其優(yōu)點(diǎn)和局限性。要進(jìn)一步提高VOCs的治理效果，依然需要相關(guān)技術(shù)人員不斷努力，從實(shí)踐中去探索更為有效的處理方式，爭(zhēng)取不斷提高VOCs治理的效率和效果。

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