張 琰，李好管

（1.賽鼎工程有限公司，山西 太原 030032；2.全國煤化工信息總站，山西 太原 030032）

自2013 年9 月國務(wù)院印發(fā)的《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（國發(fā)[2013]37 號(hào)，又稱“大氣十條”）實(shí)施以來，盡管我國的環(huán)境空氣質(zhì)量持續(xù)改善，但生態(tài)環(huán)境部2020 年7 月印發(fā)的《2020 年揮發(fā)性有機(jī)物治理攻堅(jiān)方案》仍明確指出：當(dāng)前階段，我國細(xì)顆粒物（PM2.5）污染形勢(shì)依然嚴(yán)峻，臭氧（O3）污染日益凸顯，在夏季，O3已成為導(dǎo)致部分城市空氣質(zhì)量超標(biāo)的首要因子，京津冀及周邊地區(qū)、長三角、汾渭平原等重點(diǎn)區(qū)域尤為突出。二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOx）、煙粉塵、揮發(fā)性有機(jī)物（Volatile Organic Compounds，VOCs）都是形成PM2.5和O3的重要前體物，近年來，前三者的治理、控制取得明顯進(jìn)展，相較而言，VOCs 的管理、控制相對(duì)薄弱，已成為我國大氣環(huán)境治理的短板。不難想見，為強(qiáng)化PM2.5和O3的協(xié)同控制，在SO2、NOx和煙粉塵等顆粒物的治理取得一定效果后，VOCs 的污染防治必將日益得到全面加強(qiáng)，快速推進(jìn)。

1 全面認(rèn)識(shí)VOCs：定義、來源、種類、危害分析

1.1 VOCs 定義

由于角度或側(cè)重點(diǎn)不同，不同國家或組織對(duì)VOCs 有不同的定義；即使是同一國家或組織，隨著認(rèn)識(shí)的深化、實(shí)踐的推進(jìn)，對(duì)VOCs 的定義也都經(jīng)歷了一個(gè)逐步完善的過程。世衛(wèi)組織(World Health Organization，WHO)對(duì)VOCs 的定義：“室溫下飽和蒸汽壓超過133.32 Pa，沸點(diǎn)在50 ℃～260 ℃，在常溫下以蒸汽形式存在于空氣中的一類有機(jī)物”，這個(gè)定義的特點(diǎn)是對(duì)VOCs 的蒸汽壓、沸點(diǎn)給出了定量的數(shù)值。美國ASTM(American Society of Testing Materials，ASTM)標(biāo)準(zhǔn)《ASTM D3960—1998》中對(duì)VOCs 的定義為：“任何能參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物”，這個(gè)定義重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)VOCs 的光化學(xué)反應(yīng)性。美國環(huán)境保護(hù)署EPA（Environmental Protection Agency,EPA）對(duì)VOCs 的定義：“除CO、CO2、H2CO3、金屬碳化物、金屬碳酸鹽和碳酸銨外，任何參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的含碳化合物”，這個(gè)定義重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)VOCs 的“含碳化合物”屬性[1-2]。

我國對(duì)VOCs 的定義在不同時(shí)期、不同部門也有許多不同的表述。2013 年，原環(huán)保部出臺(tái)《揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）污染防治技術(shù)政策》，其中提到：“揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）是指常溫下飽和蒸汽壓大于133.32 Pa、常壓下沸點(diǎn)在50 ℃～260 ℃的有機(jī)化合物，或在常溫、常壓下任何能揮發(fā)的有機(jī)固體或液體”，這個(gè)提法與WHO 的定義大同小異。2017 年，原環(huán)保部、發(fā)改委等六部委聯(lián)合印發(fā)《“十三五”揮發(fā)性有機(jī)物污染防治工作方案》（環(huán)大氣[2017]121 號(hào)），指出：“揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）為參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物，包括非甲烷烴類、含氧有機(jī)物、含氯有機(jī)物、含氮有機(jī)物、含硫有機(jī)物等，是形成臭氧（O3）和細(xì)顆粒物（PM2.5）污染的重要前體物”，這個(gè)提法也是重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)VOCs 的光化學(xué)反應(yīng)性，特殊之處是明確了VOCs 的幾大種類。

除了國家相關(guān)污染物防治技術(shù)政策、工作方案中涉及的VOCs 定義外，一些行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)VOCs 的定義也有涉及。2015 年4 月，針對(duì)石化行業(yè)污染物排放的兩大標(biāo)準(zhǔn)GB 31570—2015《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》和GB 31571—2015《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》出臺(tái)，其中對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物的表述為：“參與大氣光化學(xué)反應(yīng)的有機(jī)化合物，或者根據(jù)有關(guān)規(guī)定的方法測(cè)量或核算確定的有機(jī)化合物”，并且確定“使用非甲烷總烴（NMHC）作為排氣筒和廠界揮發(fā)性有機(jī)物排放的綜合性控制指標(biāo)”[3-4]。

1.2 VOCs 來源與種類

1.2.1 來源

與SO2、NOx來源相對(duì)單一（燃燒產(chǎn)生）不同，VOCs來源廣泛且復(fù)雜，根據(jù)產(chǎn)生VOCs 主體的不同，主要可分為天然源和人為源。天然源是指因?yàn)樽匀灰蛩貙?dǎo)致的VOCs 排放，又可分為生物排放（植被、海洋、土壤微生物等排放）和非生物過程排放（森林燃燒、火山噴發(fā)）；人為源是指由人類活動(dòng)所造成的VOCs 排放，大致可分為工業(yè)源、交通源、生活源等，其中工業(yè)源排放占比最大[1,3]。工業(yè)源VOCs 廢氣主要來自石化、煤炭燃燒及煤化工、基礎(chǔ)化學(xué)原料制造、樹脂合成、造紙、制藥、涂料涂裝、油墨、日用化工、印刷、膠黏劑、農(nóng)藥、家具制造等行業(yè)。

從另外一個(gè)角度劃分，VOCs 來源又可分為室內(nèi)來源和室外來源。常見的室內(nèi)來源主要來自建筑和裝飾材料，甲醛和苯系物最為常見，其中甲醛所占比例最大，其次為二甲苯、甲苯和苯；室外來源主要包括各種工業(yè)廢氣和交通運(yùn)輸產(chǎn)生的汽車尾氣等。

1.2.2 種類

目前已鑒定出的VOCs 有300 多種，成分復(fù)雜，其中有33 種因危害大被美國EPA 列為優(yōu)先控制污染物。有研究表明，自1980 年開始，中國VOCs 排放量以年均8.5%的速率增長，2015 年達(dá)2 843 萬t[3]；另外根據(jù)中國環(huán)境規(guī)劃院研究結(jié)果，2015 年我國VOCs 排放量大約在3 100 萬t，是美國VOCs 排放量的2.5～3.0 倍[5]。

《“十三五”揮發(fā)性有機(jī)物污染防治工作方案》將VOCs 分為非甲烷烴類、含氧有機(jī)物、含氯有機(jī)物、含氮有機(jī)物、含硫有機(jī)物等種類；《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合治理方案》(環(huán)大氣［2019］53 號(hào))進(jìn)一步分門別類地明確了重點(diǎn)控制的VOCs 物質(zhì)：

——O3前體物：間/ 對(duì)二甲苯、乙烯、丙烯、甲醛、甲苯、乙醛、1,3-丁二烯、三甲苯、鄰二甲苯、苯乙烯等。

——PM2.5前體物：甲苯、正十二烷、間/ 對(duì)二甲苯、苯乙烯、正十一烷、正癸烷、乙苯、鄰二甲苯、1,3-丁二烯、甲基環(huán)己烷、正壬烷等。

——惡臭物質(zhì)：甲胺類、甲硫醇、二甲二硫、二硫化碳、苯乙烯、異丙苯、苯酚、丙烯酸酯類等。

——高毒害物質(zhì)：苯、甲醛、氯乙烯、三氯乙烯、丙烯腈、丙烯酰胺、環(huán)氧乙烷、1,2-二氯乙烷、異氰酸酯類等。

1.3 VOCs 危害

VOCs 大都具有沸點(diǎn)較低、高蒸汽壓和強(qiáng)光化學(xué)反應(yīng)性的共性，常溫下易揮發(fā)，多具有刺激性氣味和毒性，且易燃易爆。

本文重點(diǎn)分析VOCs 對(duì)大氣環(huán)境的危害。在紫外線的照射下，VOCs 中含有的碳?xì)浠衔锱cNOx、SO2發(fā)生光化學(xué)鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，生成O3、過氧乙酰硝酸酯（PAN）、醛類、有機(jī)酸等二次污染物，并伴隨著異味、惡臭散發(fā)到空氣中；O3進(jìn)一步氧化大氣中的SO2、NOx和VOCs，生成SO32-、NO3-等陰離子，這些陰離子與大氣中的NH4+、Ca2+、Mg2+等陽離子結(jié)合形成了無機(jī)的PM2.5；直接排放VOCs 形成的一次污染物和VOCs 通過一系列反應(yīng)形成的二次污染物等可構(gòu)成空氣中的光化學(xué)煙霧；此外，VOCs 在光照下會(huì)形成高活性的自由基，高活性自由基和其他中間產(chǎn)物與甲苯、二甲苯等進(jìn)一步反應(yīng)會(huì)產(chǎn)生半揮發(fā)性產(chǎn)物，之后這些半揮發(fā)性產(chǎn)物會(huì)在氣相和顆粒相之間進(jìn)行分配，在適宜的環(huán)境條件下，半揮發(fā)性有機(jī)物會(huì)進(jìn)入顆粒相，使顆粒物增多，這些生成的顆粒物就是二次有機(jī)氣溶膠（Secondary Organic Aerosol，SOA）[6]。

2 我國VOCs 治理的技術(shù)政策、工作方案、排放標(biāo)準(zhǔn)分析

早在2009 年，原環(huán)保部就開始部署全國性VOCs排放情況摸底工作。

國家層面提出“開展揮發(fā)性有機(jī)物污染防治”較早的政策要求，來自2010 年5 月原環(huán)保部等9 部門聯(lián)合制定的《關(guān)于推進(jìn)大氣污染聯(lián)防聯(lián)控工作改善區(qū)域空氣質(zhì)量的指導(dǎo)意見》(國辦發(fā)［2010］33 號(hào))。

2012 年9 月27 日，國務(wù)院批復(fù)了《重點(diǎn)區(qū)域大氣污染防治“十二五”規(guī)劃》。規(guī)劃指出：提高揮發(fā)性有機(jī)物排放類項(xiàng)目建設(shè)要求——把VOCs 污染控制作為建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)的重要內(nèi)容；新、改、擴(kuò)建項(xiàng)目排放VOCs 的車間有機(jī)廢氣的收集率應(yīng)大于90%，安裝廢氣回收/凈化裝置。

2013 年5 月24 日，原環(huán)保部發(fā)布公告《揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）污染防治技術(shù)政策》（標(biāo)準(zhǔn)號(hào)：公告2013 年第31 號(hào)），這是我國第一個(gè)專門針對(duì)揮發(fā)性有機(jī)物防治的技術(shù)政策：（1）提出了生產(chǎn)VOCs 物料和含VOCs 產(chǎn)品的生產(chǎn)、儲(chǔ)存運(yùn)輸銷售、使用、消費(fèi)各環(huán)節(jié)的污染防治策略和方法；（2）就“源頭和過程控制”“末端治理與綜合利用”分別給出了若干指導(dǎo)性的原則和建議。

2013 年9 月10 日，被稱為“大氣十條”、對(duì)我國大氣污染防治產(chǎn)生重大影響的《大氣污染防治行動(dòng)計(jì)劃》（國發(fā)[2013]37 號(hào)）發(fā)布，針對(duì)推進(jìn)揮發(fā)性有機(jī)物污染治理，要求：在石化、有機(jī)化工、表面涂裝、包裝印刷等行業(yè)實(shí)施揮發(fā)性有機(jī)物綜合整治，在石化行業(yè)開展“泄漏檢測(cè)與修復(fù)”技術(shù)改造；將揮發(fā)性有機(jī)物排放是否符合總量控制要求作為建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)審批的前置條件；將揮發(fā)性有機(jī)物納入排污費(fèi)征收范圍。

2014 年12 月5 日，原環(huán)保部針對(duì)“石化行業(yè)”專門印發(fā)了《石化行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合整治方案》（環(huán)發(fā)[2014]177 號(hào)），要求：全面開展石化行業(yè)VOCs 綜合整治；到2017 年，全國石化行業(yè)基本完成VOCs 綜合整治工作，建成VOCs 監(jiān)測(cè)監(jiān)控體系，VOCs 排放總量較2014 年削減30%以上[7]。

2017 年9 月出臺(tái)的《“十三五”揮發(fā)性有機(jī)物污染防治工作方案》（環(huán)大氣[2017]121 號(hào)）是VOCs 治理的一個(gè)標(biāo)志性指導(dǎo)文件。《方案》分析了當(dāng)時(shí)條件下我國大氣污染防治的總體形勢(shì)：全國SO2、NOx、煙粉塵控制取得明顯進(jìn)展，但VOCs 排放量仍呈增長趨勢(shì)，對(duì)大氣環(huán)境影響日益突出；同時(shí)，《方案》明確提出了“推進(jìn)VOCs 與NOx協(xié)同減排”的總體要求及“到2020 年，建立健全以改善環(huán)境空氣質(zhì)量為核心的VOCs 污染防治管理體系，實(shí)施重點(diǎn)地區(qū)、重點(diǎn)行業(yè)VOCs 污染減排，排放總量下降10%以上”的主要目標(biāo)[8]。

為深入實(shí)施《“十三五”揮發(fā)性有機(jī)物污染防治工作方案》，2019 年生態(tài)環(huán)境部再次頒布《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合治理方案》(環(huán)大氣［2019］53 號(hào))，進(jìn)一步指出：相對(duì)于顆粒物、二氧化硫、氮氧化物污染控制，VOCs 管理基礎(chǔ)薄弱，已成為大氣環(huán)境管理短板?！斗桨浮繁容^具體地明確了VOCs 治理中存在的問題，提出了控制思路與要求，詳細(xì)給出了石化、化工、工業(yè)涂裝、包裝印刷、油品儲(chǔ)運(yùn)銷、工業(yè)全區(qū)和產(chǎn)業(yè)集群等行業(yè)的治理任務(wù)。

2020 年是“十三五”收官之年，為確保完成“十三五”環(huán)境空氣質(zhì)量改善目標(biāo)任務(wù)，生態(tài)環(huán)境部于2020年6 月23 日發(fā)布了具有“突擊攻關(guān)”特性的《2020 年揮發(fā)性有機(jī)物治理攻堅(jiān)方案》（環(huán)大氣[2020]33 號(hào)），要求“通過攻堅(jiān)行動(dòng)，VOCs 治理能力顯著提升，VOCs排放量明顯下降，夏季O3污染得到一定程度遏制”。

2021 年，作為“十四五”開局之年，生態(tài)環(huán)境部于當(dāng)年8 月份印發(fā)《關(guān)于加快解決當(dāng)前揮發(fā)性有機(jī)物治理突出問題的通知》(環(huán)大氣［2021］65 號(hào))?！锻ㄖ妨谐隽薞OCs 治理的十大問題，對(duì)每一個(gè)問題都給出了排查、檢查重點(diǎn)，提出了具體治理要求，具有極強(qiáng)的針對(duì)性和可操作性。

此外，生態(tài)環(huán)境部在有關(guān)安排部署中表示，VOCs 將取代SO2成為“十四五”大氣治理5 個(gè)重要指標(biāo)之一[9]。

在VOCs 治理控制政策密集出臺(tái)的同時(shí)，一些相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)也積極跟進(jìn)。

石油化工行業(yè)作為國民經(jīng)濟(jì)的重要支柱產(chǎn)業(yè)，也是VOCs 排放的重點(diǎn)來源。2015 年頒布實(shí)施的GB 31570—2015《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》和GB 31571—2015《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》就是針對(duì)石油煉制和石油化學(xué)品生產(chǎn)這兩大主要工藝制定的包括揮發(fā)性有機(jī)物在內(nèi)的污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。

根據(jù)《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合治理方案》給出的數(shù)據(jù)，我國工業(yè)VOCs 排放中，無組織排放占60%以上。2019 年5 月，生態(tài)環(huán)境部、國家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局發(fā)布GB 37822—2019《揮發(fā)性有機(jī)物無組織排放控制標(biāo)準(zhǔn)》，給出了無組織排放的定義：大氣污染物不經(jīng)過排氣筒的無規(guī)則排放，包括開放式作業(yè)場(chǎng)所逸散、以及通過縫隙、通風(fēng)口、敞開門窗和類似開口（孔）的排放等；并首次對(duì)企業(yè)廠區(qū)內(nèi)VOCs 無組織排放給出限值，見表1。

表1 廠區(qū)內(nèi)VOCs 無組織排放限值

3 揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）治理技術(shù)進(jìn)展

VOCs 管控與治理可通過源頭遏制、過程控制、末端治理三種途徑來實(shí)現(xiàn)。源頭遏制是指在工藝路線和原料的選擇中，盡可能采用無VOCs 的原材料進(jìn)行生產(chǎn)；過程控制是指針對(duì)現(xiàn)有生產(chǎn)過程中產(chǎn)生VOCs 的環(huán)節(jié)進(jìn)行改造，提高各環(huán)節(jié)的密閉性是有效措施之一；末端治理是采用物理或化學(xué)的手段對(duì)生產(chǎn)過程排放的VOCs 進(jìn)行收集、治理。本文重點(diǎn)討論各種末端治理技術(shù)。

VOCs 末端治理技術(shù)主要可分為回收和銷毀兩大類?；厥占夹g(shù)主要是通過物理的方法將含VOCs 廢氣通過特有裝置，使其各組分分離，繼而起到凈化的作用；銷毀技術(shù)是通過化學(xué)的方法將VOCs 降解為無毒、無味的氣體，是一類破壞性的方法。

3.1 回收技術(shù)

3.1.1 吸附法

吸附法是根據(jù)VOCs 廢氣中不同組分在吸附劑（固體多孔物質(zhì)）上的選擇性不同，采用改變溫度或壓力的方式，使廢氣中的污染物達(dá)到分離的方法，吸附設(shè)備可選擇固定床、流化床、氣流床。吸附飽和后采用蒸汽或熱氣流將吸附劑上的VOCs 脫附出來，再根據(jù)其是否具有回收價(jià)值，采用燃燒、冷凝等技術(shù)進(jìn)行處理、回收。

吸附劑的選擇是吸附法的關(guān)鍵所在。從技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性兩方面考慮，吸附劑應(yīng)具備比表面積大、熱穩(wěn)定性高、疏水性強(qiáng)、成本低廉、可借助脫附處理后循環(huán)使用等特點(diǎn)。常用吸附劑包括聚合物基吸附劑、含氧吸附劑和碳基吸附劑，最常見的吸附劑有活性炭、活性氧化鋁、沸石分子篩和硅膠等。

活性炭是應(yīng)用最廣泛的吸附劑之一，其優(yōu)勢(shì)是具有良好的耐酸堿和耐熱性，化學(xué)穩(wěn)定性較高；孔容積在0.2 cm3/g～1.0 cm3/g，比表面積300 m2/g～3 000 m2/g，優(yōu)于大多吸附劑[10]。當(dāng)然，活性炭吸附劑也有其短板：活性炭具有一定的吸水能力，廢氣的濕度大時(shí)，對(duì)有機(jī)物的凈化能力下降；活性炭在高溫下會(huì)發(fā)生燃燒，安全性較差，再生溫度受到限制，再生溫度低時(shí)，高沸點(diǎn)化合物又不能徹底脫附；不適用于高濃度廢氣及含水或含粒狀物質(zhì)的廢氣。

日本在20 世紀(jì)90 年代開始改性硅鋁分子篩（俗稱沸石）作為吸附劑的研究，主要工作是對(duì)分子篩進(jìn)行疏水改性，并使其適應(yīng)更高溫度下的脫附再生；同時(shí)，針對(duì)分子篩吸附能力相對(duì)弱于活性炭的問題，用旋轉(zhuǎn)式吸附濃縮裝置代替固定床，大大提高了吸附效率[11]。李照海等[12]通過研究活性炭和沸石分子篩在有機(jī)廢氣處理中的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)沸石分子篩的熱穩(wěn)定性優(yōu)于活性炭，廢氣流速較大時(shí)沸石分子篩的吸附效果優(yōu)于活性炭，而活性炭的平衡吸附量高于沸石分子篩。

沸石轉(zhuǎn)輪技術(shù)是近年來發(fā)展和應(yīng)用較快的吸附技術(shù)，也是國家有關(guān)VOCs 治理方案中鼓勵(lì)應(yīng)用的技術(shù)。其原理是在旋轉(zhuǎn)輪中裝滿吸附能力極強(qiáng)的蜂窩式沸石，其核心裝置是分子篩旋轉(zhuǎn)輪，隨著轉(zhuǎn)輪的轉(zhuǎn)動(dòng)往復(fù)循環(huán)，實(shí)現(xiàn)對(duì)有機(jī)廢氣的吸附濃縮凈化，適用于高溫條件對(duì)吸附劑進(jìn)行脫附，安全性、再生效率都較高[13]。

總體而言，吸附法主要用于處理大風(fēng)量、低濃度且具有一定回收價(jià)值的VOCs，去除效率高達(dá)90%，吸附飽和后，可通過脫附冷凝回收部分有機(jī)物，實(shí)現(xiàn)廢物資源化利用，是我國應(yīng)用最廣泛的VOCs 回收治理技術(shù)。處理高沸點(diǎn)有機(jī)物時(shí)，可選擇固定床活性炭吸附工藝；處理混合廢氣或高沸點(diǎn)廢氣時(shí)，可選用轉(zhuǎn)輪分子篩吸附工藝。

3.1.2 吸收法

吸收法是采用不揮發(fā)或低揮發(fā)液體為吸收劑，依據(jù)廢氣中各VOCs 組分在吸收劑中的溶解度差異，通過填料塔、噴淋塔、旋轉(zhuǎn)填料床等吸收設(shè)備使廢氣中的VOCs 組分從氣相轉(zhuǎn)移到液相，再利用VOCs 和吸收劑物理性質(zhì)差異進(jìn)行分離的處理方法。

吸收劑通常選用高沸點(diǎn)、低揮發(fā)性、低毒性、對(duì)VOCs 溶解度大的油類有機(jī)溶劑，如柴油、洗油等；水是最常用的一種吸收劑，但水一般對(duì)氨氣、H2S 等無機(jī)氣體吸收效果較好，對(duì)有機(jī)氣體吸收效果不明顯，這是因?yàn)槎鄶?shù)VOCs 水溶性較差，如室溫條件下每100 g水中苯的溶解度僅為0.07 g；近年來，熱點(diǎn)吸收劑的研究層出不窮，如表面活性劑吸收劑、微乳液吸收劑、離子液體吸收劑等[14]。

吸收劑飽和后的再生與重復(fù)利用，可以實(shí)現(xiàn)吸收劑的重復(fù)使用，降低成本，另外還可實(shí)現(xiàn)廢氣中有價(jià)值組分的回收。目前吸收劑的再生與重復(fù)利用通常采取加熱蒸餾、曝氣吹脫、生物降解等措施。

目前吸收法處理VOCs 設(shè)備主要有填料吸收塔和噴淋吸收塔。超重力旋轉(zhuǎn)填料床是近年來新開發(fā)的設(shè)備，氣液傳質(zhì)效率高、不易結(jié)垢堵塞，已在煙氣脫硫除塵、廢水廢氣治理等行業(yè)得到成功應(yīng)用。

總體來講，吸收法回收效率較低，其對(duì)濃度和壓力較高、溫度較低的混合氣體處理效果好，尤其適用于化工廠、煉油廠的油氣回收；也可在組合技術(shù)中用于低濃度廢氣的吸收。

3.1.3 冷凝法

某一溫度下，當(dāng)一種物質(zhì)在氣相中的分壓高于其在此溫度下的飽和蒸汽壓時(shí)，會(huì)相變?yōu)橐簯B(tài)?；谶@一原理，通過降溫或加壓方式，可以使處于蒸汽狀態(tài)的VOCs 污染物冷凝，形成液體，達(dá)到分離進(jìn)而回收和資源化利用的目的，即為冷凝法。

為了合理利用冷量，冷凝過程一般分兩步：廢氣預(yù)冷和廢氣冷凝。冷凝劑經(jīng)壓縮器壓縮后通入冷凝器，有機(jī)廢氣在冷凝器中被冷卻，達(dá)到一定溫度后，氣相中VOCs 變成液相從廢氣中分離出來。冷凝法降溫可通過機(jī)械降溫、液氮降溫兩種方式來實(shí)現(xiàn)：機(jī)械降溫系采用壓縮設(shè)備冷卻VOCs 至冷凝點(diǎn)；液氮降溫是利用液氮汽化時(shí)大量吸熱使VOCs 廢氣降溫。冷凝法工作溫度在-110 ℃～-35 ℃，其中-70 ℃～-35 ℃系淺冷溫度、-110 ℃～-70 ℃系深冷溫度[1,3,15]。

冷凝法適用于高沸點(diǎn)、高濃度、工業(yè)應(yīng)用價(jià)值大、特別是單一組分的VOCs 廢氣處理；對(duì)多組分、低濃度氣體處理效率低。制冷需要消耗大量冷量，所以冷凝法能耗高。

3.1.4 膜分離回收技術(shù)

膜分離處理回收VOCs 技術(shù)的機(jī)理是溶解-擴(kuò)散，利用不同組分在膜中的溶解和擴(kuò)散速率的差異，使得溶解于膜中的有機(jī)物分子依靠在膜兩側(cè)形成的濃度梯度擴(kuò)散到膜的另一側(cè)，透余氣排放到大氣中，實(shí)現(xiàn)揮發(fā)性有機(jī)物和空氣的分離[16]。

膜分離回收是一種較為成熟的技術(shù)，早在20 世紀(jì)中葉，美國、日本等國家最初使用這一技術(shù)回收揮發(fā)到空氣中的汽油分子；之后隨著膜技術(shù)的發(fā)展，逐漸在石油工業(yè)中乙烷、二氯甲烷、甲苯等有機(jī)物回收利用，芳香族化合物、含氧有機(jī)化合物的分離中得到推廣使用[16-17]。

膜分離法具有操作相對(duì)簡(jiǎn)單、節(jié)能、無二次污染等特點(diǎn)，可以用來回收高濃度有價(jià)值的VOCs，也常與其他技術(shù)聯(lián)用。膜分離法在處理VOCs 過程中，因膜兩側(cè)壓力差較大，因此，研發(fā)VOCs 選擇性高、耐受性強(qiáng)的膜材料是膜分離法進(jìn)一步發(fā)展的核心問題；目前，高效膜的國產(chǎn)化率仍較低，膜的成本較高。

3.2 銷毀技術(shù)

3.2.1 低溫等離子體法

基本原理：通過外加電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)高壓脈沖放電，用放電產(chǎn)生的高能電子去轟擊VOCs 分子，產(chǎn)生大量羥基自由基和活性氧自由基等活性粒子，這些活性粒子與VOCs 中組分相互作用并發(fā)生氧化反應(yīng)，使VOCs 降解為CO2和H2O 或簡(jiǎn)單的小分子物質(zhì)。

根據(jù)反應(yīng)器結(jié)構(gòu)和電源類型的不同，此技術(shù)可通過三種不同方法來實(shí)現(xiàn)。電子束照射法：通過電子加速器產(chǎn)生穩(wěn)定電子束；介質(zhì)阻擋放電法(DBD)：在兩個(gè)電極之間插入介質(zhì)（介質(zhì)在放電過程中相當(dāng)于一個(gè)電容器，起到儲(chǔ)能的作用），通過對(duì)電極施加高壓交流電，使電極間隙之間的場(chǎng)強(qiáng)達(dá)到氣體擊穿電壓；電暈放電法：在廢氣周圍施加強(qiáng)電場(chǎng)，電極空間中的電子獲得能量并開始加速。以上三種方法中，目前處理VOCs 方面的研究及工業(yè)應(yīng)用主要集中于介質(zhì)阻擋放電法[3,18-19]。

低溫等離子體技術(shù)可在室溫下進(jìn)行，并且可通過電場(chǎng)的調(diào)節(jié)，滿足不同VOCs 排放量的處理需求；適用于VOCs 濃度較低的情況，在苯系、甲醛廢氣、臭味的處理等領(lǐng)域具有較高的效率。

低溫等離子體技術(shù)的缺點(diǎn)在于成本高、能耗高，在產(chǎn)生等離子體的過程中會(huì)產(chǎn)生火花放電，存在安全隱患；該技術(shù)對(duì)VOCs 處理效率通常小于70%，凈化效率不高；有氮氧化物、臭氧等副產(chǎn)物產(chǎn)生，形成二次污染。目前，國家相關(guān)政策導(dǎo)向中不建議惡臭異味治理之外的VOCs 治理使用該技術(shù)[18-19]。

3.2.2 生物降解法

基本原理：通過馴化篩選出相應(yīng)的微生物菌種，在適宜環(huán)境中，以VOCs 廢氣中的有機(jī)物作為碳源為微生物提供能量和養(yǎng)分，在微生物新陳代謝過程中將廢氣中的污染物轉(zhuǎn)化為CO2、H2O 等無機(jī)物和微生物細(xì)胞質(zhì)的過程。系統(tǒng)中微生物的存在形式可分為懸浮生長系統(tǒng)和附著生長系統(tǒng)[20]。

20 世紀(jì)30 年代到50 年代，生物法最先用于處理空氣中H2S 等低濃度的臭味物質(zhì)；20 世紀(jì)末，德國應(yīng)用生物法處理VOCs 廢氣取得了成功，該法目前在歐美國家應(yīng)用較廣。

根據(jù)運(yùn)行方式，生物降解法主要包括生物洗滌法、生物過濾法和生物滴濾法三種工藝。

——生物洗滌法：微生物及其營養(yǎng)物質(zhì)存在于液體中，氣相中的VOCs 通過與懸浮液接觸后移至液相，從而被微生物降解，典型的實(shí)現(xiàn)形式有噴淋塔和鼓泡塔。工藝特點(diǎn)：生物相懸浮、水相流動(dòng)、具有活性污泥系統(tǒng)。其原則性工藝流程示意圖見圖1。

圖1 生物洗滌法流程示意圖

——生物過濾法：微生物附著生長于固體介質(zhì)表面，廢氣通過由濾料介質(zhì)構(gòu)成的固定床時(shí)，被吸附、吸收、降解，典型的實(shí)現(xiàn)形式有過濾塔，過濾塔中的填充材料由能夠吸附氣體化合物并支持微生物生長的多孔材料構(gòu)成。其原則性工藝流程示意圖見圖2[21]。

圖2 生物過濾法示意圖

——生物滴濾法：同時(shí)具有洗滌床、過濾床的特性。頂部設(shè)有噴淋裝置，固體介質(zhì)通常由不含生物質(zhì)的惰性填料床組成，與過濾塔相比，具有更低的壓降和更有效的營養(yǎng)控制方式。工藝特點(diǎn)：生物相固定、水相流動(dòng)，設(shè)有頂部噴淋。其原則性工藝流程示意圖見圖3[21]。

圖3 生物滴濾塔示意圖

生物法的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，能耗、操作費(fèi)和投資相對(duì)較低，能夠氧化完全，無二次污染；吸收劑的再生可直接通過吸收劑中微生物的作用來實(shí)現(xiàn)，不需要用像催化、吸收、吸附那樣專門的再生設(shè)備，從而簡(jiǎn)化了工藝流程和設(shè)備。不足之處：每種生物菌群的消化能力具有很強(qiáng)的專一性，因此生物法適用性不強(qiáng)，芳香族化合物、有機(jī)氯化物、有機(jī)硫化物等VOCs 難以通過生物法降解；反應(yīng)機(jī)制復(fù)雜，導(dǎo)致該技術(shù)效率不高、處理速度慢，處理低濃度廢氣時(shí)比較經(jīng)濟(jì)適用，難以應(yīng)用于混合廢氣凈化；生物菌種對(duì)反應(yīng)溫度、pH 值等比較敏感[18，20]。

生物法更適宜處理惡臭氣體中揮發(fā)性有機(jī)物，技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)是高效微生物菌群的篩選和培養(yǎng)。

3.2.3 光催化降解法

1972 年，日本東京大學(xué)的FUJISHIMA 和HONDA 發(fā)現(xiàn)，光催化劑TiO2在光照下可以將H2O 分解為氫和氧，從而開啟了光催化的時(shí)代；而J.H.Carey 等發(fā)現(xiàn)TiO2在紫外光下可降解多氯聯(lián)苯，加快了光催化法處理有機(jī)物的研究[22]。

光催化降解法基本原理：光催化劑（多為能帶間隙較寬的半導(dǎo)體材料）在光照下吸收了大于其帶隙能（Eg）的光子時(shí)，激發(fā)電子和空穴的分離，電子從低能價(jià)帶(Valence Band,VB)躍遷到高能導(dǎo)帶(Conduction Band,CB)，在價(jià)帶上留下帶正電的空穴，產(chǎn)生電子-空穴對(duì)。激發(fā)到導(dǎo)帶的高能電子會(huì)與催化劑表面的吸附氧作用形成超氧自由基，而失去電子的空穴會(huì)與H2O 作用形成羥基自由基，這些自由基以及空穴都具有強(qiáng)氧化性，能將吸附在光催化劑表面的VOCs氧化分解，最終分解為CO2、H2O 以及其他一些小分子[9，22]。

常見的光催化劑有CdS、WO3、Fe2O3、ZnO、TiO2、SnO2、ZrO2等，其中，TiO2具有氧化電位高、光化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、價(jià)格低廉、無毒無害等優(yōu)點(diǎn)，使之得到廣泛的應(yīng)用，但其也具有對(duì)可見光利用率低等缺點(diǎn)。因此，光降解技術(shù)的研究熱點(diǎn)是對(duì)光催化劑TiO2的改性，常見的改性方法有金屬摻雜、非金屬摻雜、貴金屬沉積、復(fù)合半導(dǎo)體、表面光敏化、TiO2固定化[18，21]。

盡管光催化分解法具有反應(yīng)條件溫和、能耗低、安全成本低等優(yōu)點(diǎn)，但是很多實(shí)驗(yàn)表明，光催化處理VOCs 會(huì)有中間體生成，例如：在相對(duì)干燥的條件下，光催化氧化甲苯可生成苯甲醛、苯甲酸中間產(chǎn)物，有些情況下降解VOCs 時(shí)會(huì)產(chǎn)生酯、醛、酸、酮等，這些中間產(chǎn)物會(huì)吸附在催化劑表面，降低光催化效率，并且?guī)矶挝廴?，因此加?qiáng)降解機(jī)理及最終產(chǎn)物研究，解決二次污染問題，是光催化VOCs 治理技術(shù)今后的重點(diǎn)課題[2，22]。

光催化處理醛類和苯系物的研究居多，更適合應(yīng)用于除臭、除味的惡臭氣體處理；但對(duì)高濃度的VOCs氣體以及混合氣體的降解效果不是太好。

3.2.4 燃燒法

3.2.4.1 直接燃燒法

直接燃燒法是將含有VOCs 的氣體、空氣以及輔助燃料直接噴入爐膛內(nèi)進(jìn)行燃燒，適用于處理高濃度、高熱值并且無回收利用價(jià)值的VOCs 廢氣。其實(shí)質(zhì)是把VOCs 作為燃料燃燒，高熱值VOCs 在燃燒過程中散向環(huán)境中的熱值可以補(bǔ)充VOCs 燃燒所需的溫度，使燃燒得以進(jìn)行；氧化劑是空氣中的氧氣，燃燒溫度在1 100 ℃左右[3]。

直接燃燒法工藝簡(jiǎn)單、處理效率高，對(duì)于高濃度VOCs 去除率可達(dá)95%以上。

因VOCs 成分復(fù)雜，個(gè)別成分在燃燒過程中會(huì)釋放出有毒的、刺激性氣體，因此，直接燃燒法需要對(duì)燃燒氣體進(jìn)行檢測(cè)，并且對(duì)有害成分進(jìn)行無害化處理[16]。

3.2.4.2 熱力燃燒法

熱力燃燒法是用其他燃料燃燒產(chǎn)生高溫氣體，這些高溫氣體與VOCs 廢氣混合停留足夠時(shí)間，使VOCs中有機(jī)物達(dá)到一定溫度后氧化分解成無害物質(zhì)。該方法需對(duì)有機(jī)廢氣進(jìn)行預(yù)熱處理，把有機(jī)廢氣當(dāng)作輔助燃料而不是燃料，所以需要持續(xù)不斷地輸入能量，這是與直接燃燒法的最大區(qū)別。熱力燃燒法的顯著特點(diǎn)是起燃溫度大大降低，在400 ℃～600 ℃，大大提高了操作的安全性[18]。

3.2.4.3 催化燃燒法

催化燃燒法是將VOCs 廢氣預(yù)熱到起燃溫度后，在催化劑表面進(jìn)一步發(fā)生氧化分解，其本質(zhì)為VOCs分子深度催化氧化反應(yīng)。催化劑在反應(yīng)中的作用一是吸附反應(yīng)物分子，二是降低反應(yīng)活化能。因?yàn)椴捎昧舜呋瘎?，能夠?qū)⑵鹑紲囟冉档偷?30 ℃～250 ℃，正常操作在300 ℃左右[23]。

催化燃燒法的催化劑可分為貴金屬、非貴金屬催化劑。貴金屬催化劑包括Pt 基、Pd 基、Rh 基、Au 基和Ru 基催化劑，主要是以Pt、Pd、Rh、Au、Ru 等作為活性組分，以分子篩、稀土復(fù)合氧化物、非活性高比表面積氧化物等作為載體，從而提高分散性以及抗中毒能力。非貴金屬催化劑中的過渡金屬催化劑主要指以Mn、Fe、Co、Cu、Ni 等過渡金屬的氧化物為活性組分，直接使用或負(fù)載在Al2O3、TiO2等大比表面積的載體上；稀土金屬催化劑主要是Ce 和La 的氧化物，CeO2由于出色的儲(chǔ)放氧能力以及氧移動(dòng)能力而得到廣泛研究[17]。

貴金屬催化劑具有起燃溫度低、活性高的優(yōu)點(diǎn)，但價(jià)格高，資源缺乏，且對(duì)高溫和氯中毒敏感（Cl 在Pt 和Pd 表面吸附能高，易覆蓋活性位，使催化劑中毒）；為了提高貴金屬催化劑的抗毒性能，可以采取在貴金屬催化劑中加入第二種助劑，通過兩種組分的相互作用，提高催化劑的抗毒性能[23]。非貴金屬催化劑儲(chǔ)量豐富、價(jià)格低廉、且抗中毒性能高，但其低溫活性通常不如貴金屬催化劑，目前在工業(yè)上還很難替代貴金屬催化劑，考慮到單一過渡金屬在使用時(shí)存在一定的局限性，MnOx-FeOx，MnOx-CoOx等復(fù)合氧化物催化劑的研究受到關(guān)注[17]。

相較于直接燃燒法的高溫運(yùn)行，催化燃燒技術(shù)的低溫運(yùn)行可降低燃料成本，提高安全性，減少二噁英和有毒物質(zhì)的產(chǎn)生，其發(fā)展方向在于能提高催化劑的低溫性能以及抗氯、抗SO2、抗水性能的優(yōu)質(zhì)催化劑的研發(fā)。催化劑的成本在催化燃燒裝置運(yùn)行成本中占據(jù)較大的比重，而催化劑的中毒對(duì)催化劑的危害是致命的，因此如果廢氣中含有使催化劑中毒的成分，如鹵素和含硫有機(jī)物，需設(shè)置預(yù)處理控制硫化物、鹵代烴含量，或改用熱力燃燒法[24]。

3.2.4.4 蓄熱式燃燒法

蓄熱式燃燒法是在熱力燃燒法和催化燃燒法的基礎(chǔ)上，安裝以高熱容量陶瓷作為蓄熱體的蓄熱系統(tǒng)，把燃燒尾氣中的熱量蓄積于蓄熱體中，通過高溫蓄熱體加熱待處理VOCs 廢氣，可有效減少輔助燃料使用量[25]。其實(shí)質(zhì)是VOCs 廢氣進(jìn)行預(yù)熱處理后，在少量燃燒輔助劑作用下燃燒，再利用燃燒后凈化氣體冷卻放出的熱量對(duì)前端VOCs 廢氣進(jìn)行預(yù)熱，屬自供熱系統(tǒng)，余熱利用率高，能耗低，處理效率高達(dá)95%以上，已獲得了廣泛工業(yè)運(yùn)用。蓄熱燃燒系統(tǒng)主要由閥門系統(tǒng)、蓄熱室、燃燒室組成，蓄熱室一般由陶瓷、高鋁土等導(dǎo)熱性較好的材料構(gòu)成。

蓄熱式燃燒技術(shù)分為蓄熱式催化燃燒技術(shù)（Re generative Catalytic Oxidizer，RCO）與蓄熱式熱力燃燒技術(shù)（RTO），RCO 即在蓄熱燃燒法的基礎(chǔ)上，通過催化劑床層進(jìn)一步降低反應(yīng)所需活化能，使操作溫度降至200 ℃～500 ℃，具有更高的熱效率，也更加安全。

蓄熱式燃燒法對(duì)低、中、高濃度的有機(jī)廢氣都有一定的適應(yīng)性，擴(kuò)展了燃燒技術(shù)的使用范圍。

3.2.4.5 多孔介質(zhì)燃燒法

多孔介質(zhì)燃燒法原理與蓄熱燃燒法基本相同，是以多孔介質(zhì)作為蓄熱材料的蓄熱燃燒法。由于多孔介質(zhì)的蓄熱、導(dǎo)熱能力強(qiáng)大，下游燃燒產(chǎn)生的余熱可以通過固體傳熱的形式對(duì)上游廢氣進(jìn)行預(yù)熱；同時(shí)，多孔介質(zhì)增大了材料表面與VOCs 的接觸面積，應(yīng)用效果最為理想，去除率可達(dá)98%以上。此外，近年來新研發(fā)的一種往復(fù)式多孔介質(zhì)燃燒技術(shù)，氣體按照一定周期從介質(zhì)兩端進(jìn)入，實(shí)現(xiàn)超絕熱燃燒，在降低熱量損失的同時(shí)，使燃燒更穩(wěn)定[17]。

燃燒法適用性強(qiáng)、效率高，是我國目前應(yīng)用最廣泛的VOCs 處理技術(shù)。需要提及的是，如果VOCs 在各種燃燒過程中產(chǎn)生含硫、氮、氯等無機(jī)廢氣，造成二次污染，應(yīng)進(jìn)一步處理達(dá)標(biāo)后再排放。

3.3 組合技術(shù)

一方面，VOCs 成分復(fù)雜、工況復(fù)雜；另一方面，VOCs 治理技術(shù)眾多，任何一種技術(shù)，既有其優(yōu)勢(shì)，亦有其短板、局限性，不存在萬能技術(shù)。因此，不同技術(shù)的有機(jī)組合是VOCs 治理的發(fā)展方向。限于篇幅，簡(jiǎn)單介紹一些組合技術(shù)的協(xié)同作用。

（1）吸附-燃燒技術(shù)：采用RTO、RCO 等技術(shù)處理低濃度VOCs 顯然不合理，通過吸附這一高效的濃縮技術(shù)，先提高VOCs 的濃度，再耦合燃燒技術(shù)是一種行之有效的手段。吸附濃縮-催化燃燒技術(shù)可采用蜂窩狀活性炭作為吸附劑；沸石轉(zhuǎn)輪吸附濃縮-催化燃燒工藝更是具有凈化效率高、設(shè)備占地較小、運(yùn)行安全穩(wěn)定等特點(diǎn)，是治理低濃度、大風(fēng)量VOCs 有機(jī)廢氣的良好選擇。

（2）吸附-光催化技術(shù)：該技術(shù)是指將光催化劑負(fù)載在吸附材料上，將低濃度VOCs 廢氣吸附到光催化劑表面進(jìn)行富集，從而充分進(jìn)行光催化反應(yīng)，提高降解效率。一方面，吸附可以為光催化技術(shù)提供較高濃度的VOCs 廢氣及較長的停留時(shí)間；另一方面，光催化技術(shù)可以降解吸附材料內(nèi)的VOCs 組分，延長吸附劑的壽命[11,26]。

（3）冷凝-吸附：先利用冷凝技術(shù)對(duì)高濃度VOCs廢氣中有價(jià)值組分進(jìn)行回收，不凝氣再利用吸附技術(shù)進(jìn)行后端處理；由于冷凝可減少廢氣中的組分，降低廢氣溫度，從而降低了雜質(zhì)對(duì)吸附劑的損壞及活性炭吸附過程中因高溫引發(fā)自燃的隱患[26]。

（4）吸附-冷凝：吸附法回收技術(shù)更適合于低濃度工況，冷凝法適用于高濃度工況，先用吸附法將VOCs 濃縮，再通過冷凝處理回收利用有價(jià)值的VOCs組分，兩種技術(shù)組合可做到相輔相成。該方法適用于大風(fēng)量、低濃度和回收價(jià)值高的VOCs 廢氣的處置。

（5）吸附-吸收：利用吸附劑富集VOCs 氣體，再通過解吸得到高濃度VOCs 氣體，最后由吸收塔吸收，該聯(lián)合技術(shù)處理低濃度VOCs 氣體，可以降低投資和運(yùn)行成本。

（6）低溫等離子體-光催化技術(shù)：低溫等離子體和光催化技術(shù)的聯(lián)用可分為兩種模式：一種是內(nèi)置式，即將光催化劑放置在等離子體放電區(qū)域內(nèi)，放電區(qū)域的高能粒子躍遷產(chǎn)生紫外線，從而實(shí)現(xiàn)兩種技術(shù)的協(xié)同作用；另一種是后置式，將催化劑置于放電區(qū)域后，主要是利用光催化技術(shù)處理等離子體技術(shù)產(chǎn)生的有害副產(chǎn)物[3]。

3.4 新建/改造VOCs 治理設(shè)施的技術(shù)選擇

企業(yè)新建或改造已有VOCs 治理設(shè)施時(shí)，應(yīng)綜合考慮VOCs 廢氣的濃度、組分、風(fēng)量，再結(jié)合溫度、濕度、壓力等生產(chǎn)工況，合理選擇治理技術(shù)。

對(duì)于低濃度、大風(fēng)量VOCs 廢氣，首先應(yīng)該選擇沸石轉(zhuǎn)輪吸附、活性炭吸附等濃縮技術(shù)，再根據(jù)VOCs 是否具有回收價(jià)值耦合其他治理技術(shù)，或采用冷凝、吸收等回收技術(shù)，或采用燃燒、光催化氧化、生物法處理等銷毀技術(shù)，將VOCs 轉(zhuǎn)變?yōu)镠2O 和CO2。對(duì)于高濃度廢氣，首先應(yīng)該進(jìn)行溶劑回收或冷凝回收，實(shí)現(xiàn)有利用價(jià)值VOCs 的資源化利用，對(duì)于難以回收廢氣，再根據(jù)情況耦合合適的燃燒技術(shù)。對(duì)于中等濃度、氣氛復(fù)雜、沒有利用價(jià)值的VOCs，可采用RTO 或RCO 等燃燒技術(shù)，處理效率一般在97%以上。

對(duì)于易與水互溶的揮發(fā)性有機(jī)物，可采用水洗法處理。例如乙二醇生產(chǎn)企業(yè)中一些含低濃度乙二醇的廢氣處理；甲醇生產(chǎn)企業(yè)中一些甲醇含量超標(biāo)的排放氣處理。當(dāng)然，非水溶性的VOCs 廢氣應(yīng)禁止采用水或水溶液噴淋吸收處理。

在實(shí)際應(yīng)用中，目前吸附技術(shù)和催化燃燒技術(shù)是我國采用最為廣泛的兩種VOCs 治理技術(shù)；而低溫等離子體、光催化、生物技術(shù)等，存在處理效率低等問題，還未取得廣泛應(yīng)用。

以上是筆者基于對(duì)VOCs 治理技術(shù)的理解，總結(jié)出的一些“原則性”的建議。

關(guān)于新建或?qū)ΜF(xiàn)有VOCs 治污設(shè)施進(jìn)行改造的技術(shù)選擇，生態(tài)環(huán)境部頒發(fā)的《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合治理方案》《2020 年揮發(fā)性有機(jī)物治理攻堅(jiān)方案》《關(guān)于加快解決當(dāng)前揮發(fā)性有機(jī)物治理突出問題的通知》等政策性文件中，給出了一些指導(dǎo)性的意見，筆者將其歸納如下：（1）VOCs 治理應(yīng)優(yōu)先選用冷凝、吸附再生等回收技術(shù)；難以回收的，宜選用燃燒、吸附濃縮-燃燒等高效治理技術(shù)。（2）油氣（溶劑）回收宜采用冷凝-吸附、吸附-吸收、膜分離-吸附等組合技術(shù)。（3）含有機(jī)鹵素成分VOCs 的廢氣，宜采用非焚燒技術(shù)處理。（4）低溫等離子體、光催化、光氧化等低效技術(shù)在有些地區(qū)的應(yīng)用比例過高，治污效果差；除惡臭異味治理外，一般不采用低溫等離子體、光催化、光氧化等技術(shù)。（5）生物法主要適用于低濃度VOCs 廢氣治理和惡臭異味治理。（6）采用非連續(xù)吸脫附治理工藝的，應(yīng)按設(shè)計(jì)要求及時(shí)解吸吸附VOCs，解吸氣體應(yīng)保證采用高效處理工藝處理后達(dá)標(biāo)排放；一次性活性炭吸附工藝宜采用顆?；钚蕴孔鳛槲絼?。（7）采用催化燃燒工藝的企業(yè)應(yīng)使用合格的催化劑并足額添加，催化劑床層的設(shè)計(jì)空速宜低于40 000 h-1；RTO 燃燒溫度一般不低于760 ℃，RCO 燃燒溫度一般不低于300 ℃，相關(guān)溫度參數(shù)應(yīng)自動(dòng)記錄存儲(chǔ)。（8）有條件的工業(yè)園區(qū)和企業(yè)集群，鼓勵(lì)建設(shè)分散吸附、集中脫附模式的活性炭集中再生中心。

4 分析與建議

4.1 VOCs 管控與治理是近期我國環(huán)境治理的重中之重

當(dāng)前，我國大氣環(huán)境治理中，PM2.5和O3污染形勢(shì)依然嚴(yán)峻。形成PM2.5和O3的前體物有SO2、NOx、煙粉塵、VOCs，其中，SO2、NOx等來源相對(duì)單一，且經(jīng)過前些年的大力治理，已取得明顯效果；當(dāng)前乃至“十四五”期間，VOCs 的治理、管控是我國大氣環(huán)境治理的重中之重，這一點(diǎn)從生態(tài)環(huán)境部2019—2021 年密集發(fā)布的《重點(diǎn)行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合治理方案》《2020 年揮發(fā)性有機(jī)物治理攻堅(jiān)方案》《關(guān)于加快解決當(dāng)前揮發(fā)性有機(jī)物治理突出問題的通知》等政策要求中可以看出；“十四五”期間，VOCs 將取代SO2成為大氣治理5 個(gè)重要指標(biāo)之一，更是直觀地說明了當(dāng)前階段VOCs治理的重要性。

4.2 煤化工、焦化（含蘭炭）行業(yè)的VOCs 治理與管控將日益趨嚴(yán)

在VOCs 的工業(yè)源中，石化行業(yè)是VOCs 的重要來源，我國石化行業(yè)的VOCs 治理、管控也走在前列。2014 年至今，生態(tài)環(huán)境部先后發(fā)布了《石化行業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物綜合整治方案》《石化行業(yè)VOCs 污染源排查工作指南》《石化企業(yè)泄漏檢測(cè)與修復(fù)工作指南》《石油煉制工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 31570—2015) 和《石油化學(xué)工業(yè)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(GB 31571—2015)等配套政策和排放標(biāo)準(zhǔn)，指導(dǎo)、規(guī)范、推進(jìn)石化行業(yè)的VOCs 治理。

相對(duì)于石化行業(yè)，目前還沒有專門針對(duì)煤化工領(lǐng)域VOCs 治理的配套政策和排放標(biāo)準(zhǔn)，但煤化工行業(yè)的VOCs 排放及對(duì)環(huán)境空氣的影響不容小覷：

——根據(jù)《2019 年寧夏生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)》，2019年寧東地區(qū)O3平均濃度比2018 年上升13%，據(jù)分析，這與寧東基地煤制油等新增項(xiàng)目在同期陸續(xù)投產(chǎn)、生成O3的前體物VOCs 和NOx排放量增加具有高度相關(guān)性[27]。

——對(duì)關(guān)中地區(qū)典型煤基甲醇制烯烴企業(yè)、焦化企業(yè)VOCs 排放系數(shù)進(jìn)行的研究表明[28]：某180 萬t/a煤制甲醇、60 萬t/a 甲醇制烯烴企業(yè)，煤制甲醇過程噸甲醇VOCs 排放系數(shù)為0.385 kg，甲醇制烯烴過程噸烯烴VOCs 排放系數(shù)為0.215 kg，該企業(yè)年排放VOCs 量達(dá)821.08 t；某100 萬t/a 煉焦企業(yè)噸焦炭VOCs 排放系數(shù)為0.659 kg，總排放量達(dá)659.17 t。

——內(nèi)蒙古某典型煤制合成氨、尿素企業(yè)，合成氨、尿素產(chǎn)能分別為30 萬t/a、52 萬t/a，原料煤為含硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.5%的褐煤，氣化工藝采用固定床碎煤加壓氣化，氨合成采用軸向合成塔，尿素合成采用二氧化碳?xì)馓峁に?。?duì)該企業(yè)的VOCs 排放特征研究表明[29]，VOCs 總排放因子為噸合成氨75.02 g，2015 年該廠合成氨總產(chǎn)量為30 萬t，合成氨工藝過程總排放VOCs 約為22.51 t。

——焦化企業(yè)在煉焦生產(chǎn)及化產(chǎn)品回收過程中，會(huì)產(chǎn)生大量含有苯類、酚類及其他有機(jī)揮發(fā)性物質(zhì)的氣體[30]。對(duì)某典型焦化企業(yè)（側(cè)裝搗固爐型，濕熄焦）焦?fàn)t煙囪、裝煤、推焦三個(gè)有組織排放點(diǎn)和焦?fàn)t頂無組織排放的VOCs 排放特征研究表明[31]：這些環(huán)節(jié)排放的VOCs 種類十分豐富，共檢測(cè)出93 種，其中烷烴28 種、烯烴11 種、炔烴1 種、芳香烴16 種、鹵代烴24種、含氧VOCs 13 種。對(duì)另一山西省典型煉焦企業(yè)（2×60 孔JNDK55-05D 側(cè)裝搗固焦?fàn)t，炭化室高度5.5 m，全焦率75%，焦炭年產(chǎn)量為120 萬t，濕法熄焦，煤氣產(chǎn)量340 m3/t）化產(chǎn)工段煤氣凈化車間和壓濾車間VOCs 的排放特征研究表明[32]：冷鼓工序、洗脫苯工序、脫硫工序、壓濾車間4 個(gè)工序共檢測(cè)出32 種VOCs，其中包括芳香烴10 種、鹵代烴7 種、烷烴2 種、烯烴2 種、酮類6 種、酯類4 種和硫化物1 種；4 個(gè)工序檢出的VOCs 種類均以芳香烴和鹵代烴為主，合計(jì)貢獻(xiàn)率在70%以上；冷鼓工序的排放濃度貢獻(xiàn)最大，是化產(chǎn)工段進(jìn)行治理的重點(diǎn)工序，特別是1,2-二氯乙烷、苯、甲苯等污染物的排放控制。

仔細(xì)研讀最近兩年生態(tài)環(huán)境部發(fā)布的有關(guān)VOCs治理的政策文件，從這些文件中出現(xiàn)的“引導(dǎo)石化、化工、煤化工、制藥、農(nóng)藥等行業(yè)企業(yè)合理安排停檢修計(jì)劃……”“各地要以石油煉制、石油化工、合成樹脂等石化行業(yè)，有機(jī)化工、煤化工、焦化（含蘭炭）、制藥、農(nóng)藥、涂料、油墨、膠黏劑等化工行業(yè)為重點(diǎn)……”等表述,可以看出，煤化工領(lǐng)域的VOCs 治理已經(jīng)引起了管理部門的高度重視。

由于沒有針對(duì)性的標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)階段，煤化工行業(yè)許多具體工藝（如低溫甲醇洗、煤直接液化）VOCs 的排放標(biāo)準(zhǔn)、污染源排查等參照石化行業(yè)的相關(guān)要求進(jìn)行[33-34]。煤化工與石油煉制、石油化工在工藝、技術(shù)等方面有相似之處，也有明顯的差異性，因此，VOCs 治理的某些方面可以借鑒石化行業(yè)的做法，但不應(yīng)該照搬；建議也相信，煤化工、焦化（含蘭炭）行業(yè)VOCs 治理的配套政策、標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)指南等會(huì)陸續(xù)出臺(tái)。

4.3 政策的生命力在于執(zhí)行

我國的VOCs 治理從提出到實(shí)施已超過10 個(gè)年頭，客觀地講，成績與問題并存。生態(tài)環(huán)境部于2021年8 月印發(fā)的《關(guān)于加快解決當(dāng)前揮發(fā)性有機(jī)物治理突出問題的通知》(環(huán)大氣［2021］65 號(hào))，針對(duì)“揮發(fā)性有機(jī)液體儲(chǔ)罐、揮發(fā)性有機(jī)液體裝卸、敞開液面逸散、泄漏檢測(cè)與修復(fù)、廢氣收集設(shè)施、有機(jī)廢氣旁路、有機(jī)廢氣治理設(shè)施、加油站、非正常工況、產(chǎn)品VOCs含量”等當(dāng)前VOCs 治理存在的十大問題，詳細(xì)分析了每個(gè)問題的根源和細(xì)節(jié)，列出了排查清單、檢查重點(diǎn)，提出了工藝、設(shè)備等方面的具體治理要求，是一份指導(dǎo)性、可操作性極強(qiáng)的政策文件，各級(jí)政府、行業(yè)管理協(xié)會(huì)、企業(yè)應(yīng)認(rèn)真組織學(xué)習(xí)、落實(shí)。

具體到煤化工、焦化行業(yè)，建議：（1）氮肥、焦化兩大行業(yè)協(xié)會(huì)，在制定排放標(biāo)準(zhǔn)、治理技術(shù)指南，構(gòu)建VOCs 排放信息和管理平臺(tái)等方面，應(yīng)發(fā)揮其應(yīng)有的作用；（2）一些環(huán)境研究機(jī)構(gòu)針對(duì)煤化工各子行業(yè)，在VOCs 污染源清單編制、排放因子數(shù)據(jù)庫建立、排放特征、排放系數(shù)、排放量核算等方面應(yīng)積極開展工作，當(dāng)然，陜西省環(huán)境科學(xué)研究院、山西省環(huán)境科學(xué)研究院等單位早在幾年前已經(jīng)開展了相關(guān)工作[28,32]；（3）煤化工生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)全面推行、認(rèn)真執(zhí)行“泄漏檢測(cè)與修復(fù)（LDAR）”制度，堅(jiān)持“應(yīng)密閉盡可能密閉”原則，減少無組織排放；認(rèn)真調(diào)研、比對(duì)，選擇先進(jìn)、高效、適用的VOCs 治理單項(xiàng)或組合工藝，新建或改造升級(jí)已有的VOCs 治理設(shè)施，強(qiáng)化有組織排放廢氣治理。