王威
天津渤化化工發(fā)展有限公司 天津 300280
VOCs是揮發(fā)性有機化合物的英文簡寫,包括了較多的能夠參加大氣光化學(xué)反應(yīng)的碳化合物。空氣中的VOCs廢氣具有多種危害,因其理化性質(zhì)不夠穩(wěn)定,容易在太陽的照射下進行多種化學(xué)反應(yīng),產(chǎn)生大量的霧霾,造成環(huán)境的污染。VOCs還具有較強的易燃易爆性,在化工廠中其濃度過高容易引發(fā)爆炸,造成安全隱患。
室內(nèi)的VOCs濃度過高會很快引發(fā)人體的中毒效應(yīng),患者中毒較輕的癥狀表現(xiàn)為頭暈、咳嗽、惡心、嘔吐等,嚴(yán)重的會發(fā)生昏迷,造成肝中毒,甚至引起生命危險。人類若長時間居住在含有VOCs的環(huán)境中,會引發(fā)慢性中毒,逐漸損害神經(jīng)以及肝臟系統(tǒng),還有可能引起內(nèi)分泌失調(diào),造成較多的人體功能障礙。VOCs對兒童的健康影響也是極大的。依據(jù)研究表明,胎兒處于揮發(fā)性有機化合物的環(huán)境中,出現(xiàn)畸形的概率明顯提高,并嚴(yán)重影響到今后的智力發(fā)育。室內(nèi)空氣中的揮發(fā)性有機物是造成兒童神經(jīng)系統(tǒng)疾病的重要原因。
目前我國的化工行業(yè)相較于國外,在生產(chǎn)技術(shù)與設(shè)備上還有較大的差距。我國的化工行業(yè)由于規(guī)模普遍較小,技術(shù)力量薄弱,尤其是醫(yī)藥化工行業(yè),行業(yè)門檻較低,清潔措施不能落實到位,生產(chǎn)管理技術(shù)跟不上行業(yè)發(fā)展要求,導(dǎo)致VOCs的排放量較高。
較多的化工行業(yè)在廢氣的排放中沒有具體可以依賴的排放標(biāo)準(zhǔn),因此造成了較多的VOCs的不合理排放。例如醫(yī)藥化工行業(yè),其生產(chǎn)過程中的溶劑帶有較多的廢氣污染物,由于沒有完善的排放標(biāo)準(zhǔn),一些醫(yī)藥化工企業(yè)在生產(chǎn)過程中造成了廢氣的超標(biāo)排放,嚴(yán)重影響了大氣環(huán)境,帶來了無法挽回的經(jīng)濟損失。
目前階段,在化工生產(chǎn)領(lǐng)域中對于VOCs廢氣治理的問題還包括廢氣的檢測難度較大的問題。由于廢氣污染物種類較多,化工生產(chǎn)廠家也較多,相關(guān)責(zé)任部門沒有良好的大氣環(huán)境監(jiān)測手段,形成了廢氣監(jiān)測難度較大、檢測程序較復(fù)雜的局面。另外,一些化工生產(chǎn)企業(yè)逃避責(zé)任,為了降低生產(chǎn)成本,不采取廢氣治理措施就向外界排放生產(chǎn)廢氣,造成了環(huán)境污染。還有的企業(yè)使用的生產(chǎn)設(shè)備沒有有效的廢氣治理技術(shù),排放的廢氣沒有達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),并對相關(guān)部門隱瞞不報。此外,廢氣中的一些揮發(fā)性有機物的擴散速度較快,不容易被檢測出來?,F(xiàn)有的環(huán)境監(jiān)測設(shè)備較為落后,相關(guān)部門沒有規(guī)范的廢氣監(jiān)測體系和制度,導(dǎo)致化工生產(chǎn)存在著廢氣嚴(yán)重超標(biāo)的排放現(xiàn)象[1]。
吸收法是常用的VOCs廢氣治理技術(shù),利用了污染物能夠與特定的吸收劑進行反應(yīng)的特點,采用吸收劑將污染物與空氣進行分離,達(dá)到凈化空氣的效果。吸收法被廣泛應(yīng)用于化工行業(yè)的廢氣治理,利用廢氣的水溶性原理,就可以達(dá)到較好的廢氣吸收效果。例如,在水面添加活性吸收劑的方法,可以吸收廢氣,凈化空氣。另外,化工企業(yè)需要進行多種有機化合物廢氣治理,在治理氮氧化物廢氣時,可以采用尿素溶液作為吸收劑,這種吸收劑對于氮氧化物來說具有良好的吸收效果。因此,有機化合物廢氣的吸收治理需要針對不同的廢氣類型選用合適的吸收劑,達(dá)到吸收目的。
吸附法也是廢氣處理中的常用物理手段。吸附法也是使用專門的吸附劑,對廢氣進行過濾和吸附,達(dá)到凈化空氣的目的。常用的吸附劑主要有活性炭、沸石等,這樣的吸附材料具有多孔的性質(zhì),能夠充分過濾雜質(zhì),并具有良好的污染物吸附效果。例如,使用活性炭對廢氣中的硫化氫(H2S)氣體進行吸附時,經(jīng)過多次試驗,發(fā)現(xiàn)活性炭的脫硫性能良好并具有較大的吸附容量。另外,活性炭對于其他VOCs廢氣的吸附也具有良好的效果,像是甲烷(CH4)、氯氣(Cl2)、二噁英(C12H4Cl4O2)等。沸石是多孔結(jié)構(gòu)的硅鋁酸鹽,因其具備特殊的極化電場,對于廢氣中的污染物種類具有一定的選擇性和較強的吸附能力。另外,吸附材料還有高科技的合成材料,通過對廢氣的過濾,發(fā)揮高質(zhì)量的廢氣污染物吸附手段,能夠有效分離廢氣,凈化大氣環(huán)境[2]。
放電等離子體法是目前被公認(rèn)的VOCs廢氣的處理方法。這種方法利用了高壓電的特性,在高壓電的使用中釋放等離子體,將空氣中的污染物之間的C-H、C-C等化學(xué)鍵破壞,迫使其進行置換反應(yīng),生成水與二氧化碳。例如,在有關(guān)的實驗項目中,技術(shù)人員利用脈沖電暈法對廢氣進行凈化治理,其中含苯的揮發(fā)性有機化合污染物的去除率能夠達(dá)到80%以上。除了脈沖電暈法,還有利用熱等離子體的廢氣化合物裂解實驗技術(shù),能夠?qū)ξ廴疚镞M行充分的破壞,達(dá)到空氣凈化的目的,進過實驗研究,這項技術(shù)可以對廢氣的凈化程度達(dá)到96%。放電等離子體法具有高效的凈化作用,因而引起研究人員高度重視。
對于化工行業(yè)內(nèi)部生產(chǎn)出的較多不能夠進行回收利用的有毒廢氣,可以使用焚燒氧化技術(shù)進行處理。這樣的處理技術(shù)能夠通過充分的燃燒,將廢氣徹底轉(zhuǎn)換為二氧化碳和水等物質(zhì),減少對大氣環(huán)境的危害。在燃燒過程中,還會產(chǎn)生較多的熱能,可以將熱能進行有效的利用,構(gòu)建物質(zhì)的循環(huán)利用系統(tǒng)。對部分VOCs進行焚燒時,需要添加助燃劑,幫助其燃燒更加充分,提升廢氣的治理效率。例如,精對苯二甲酸(PTA)裝置在生產(chǎn)中排出較高濃度的廢氣,經(jīng)過高溫焚燒,可以有效減少空氣中的VOCs含量,還會得到較多的熱能,再次利用于化工生產(chǎn)中。
光催化氧化技術(shù)也是一項VOCs廢氣的化學(xué)治理技術(shù)。通過強烈的光照,部分產(chǎn)物的活性受到影響,在光的催化氧化作用中,VOCs廢氣能夠逐漸進行分解,變?yōu)楹玖可俚暮唵挝镔|(zhì)。這項技術(shù)的優(yōu)勢在于具有較低的運行成本,并且能夠有效控制,保證內(nèi)部的反應(yīng)物化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定。光的催化氧化技術(shù)有時需要使用氧化鋅作為催化劑,在苯系物的降解中,利用氧化鋅的催化作用可以提高廢氣的處理效率,加速反應(yīng)時間,經(jīng)過試驗驗證,46%的甲苯經(jīng)過光的催化氧化可以被有效去除。另外,在進行氯甲烷的處理中,使用三氧化二鋁作為催化劑,并且保證溫度濕度等條件,氯甲烷的轉(zhuǎn)化效率能夠達(dá)到99%,可見催化劑對這一技術(shù)的重要性。
除了物理技術(shù)與化學(xué)技術(shù),在VOCs廢氣的處理中,還有較為關(guān)鍵的生物處理技術(shù)。生物濾池技術(shù)主要是將VOCs廢氣通入生物濾池,完成對廢氣的凈化處理工作。生物濾池的主要組成部分是有機肥料以及相關(guān)的微生物群落。微生物能夠?qū)ο鄳?yīng)的VOCs廢氣進行有機降解,產(chǎn)出小分子物質(zhì),并從濾池的頂端排出。苯乙烯的處理用到了生物濾池技術(shù),在進氣濃度為200~800mg/m3時,處理能力達(dá)到了66.78g/(m3·h),是較為理想的處理效果。
VOCs廢氣的生物處理技術(shù)還包括生物吸收技術(shù)。生物吸收技術(shù)的使用過程中,是將生物懸浮液通過壓力噴淋,使化工生產(chǎn)產(chǎn)生的廢氣進入水相,通過污泥池含有的活性物質(zhì)實現(xiàn)廢氣污染物的去除。例如,在化工行業(yè)中,有廠家對含有酚、乙醛等污染物的廢氣進行處理時,使用了生物吸附技術(shù)。經(jīng)過生物吸附處理,VOCs的處理效率可以達(dá)到95%以上,表現(xiàn)出了生物吸附技術(shù)的良好使用效果。
現(xiàn)階段的化工產(chǎn)業(yè)在進行廢氣處理中注意研發(fā)新型的處理技術(shù),來達(dá)到更高的處理效率與更低的處理成本,并注重環(huán)境的保護。生物分子轉(zhuǎn)換技術(shù)就是其中一種發(fā)展方向,逐漸被科研人員重視起來,對于化工產(chǎn)業(yè)在廢氣處理中的節(jié)能環(huán)保具有重要作用。生物分子轉(zhuǎn)換技術(shù)在使用更少的能源條件下,可以將有毒有害的廢氣轉(zhuǎn)換為無害物質(zhì),并能夠重新收集利用,變廢為寶。這項技術(shù)具有極大的優(yōu)勢,還具有操作簡單和成本低的特點,受到了積極的推廣,是未來的廢氣處理重點使用技術(shù)。
隔離治理技術(shù)也是一項具有優(yōu)勢并需要進行推廣的廢氣治理技術(shù)。這項技術(shù)的工作原理是將VOCs廢氣中的有害物質(zhì)先提取出來,將其進行隔離,采用相關(guān)的技術(shù)進行處理,在處理完成之后可以對其進行回收利用。隔離治理技術(shù)可以有效降低治理過程中對周圍環(huán)境的影響,減少廢氣污染物的排放。但這一技術(shù)需要較高的技術(shù)成本,適合大型化工生產(chǎn)企業(yè)。因此,該技術(shù)在一些廢氣排放量大的企業(yè)生產(chǎn)活動中適用,并且可以回收利用其中有價值的物質(zhì),保證回收利用率。由于該技術(shù)具有良好的環(huán)保功能,通過不斷的優(yōu)化改進,降低其處理成本,在未來可以實現(xiàn)廣泛應(yīng)用。
由于光照是一項可再生資源,對其合理應(yīng)用可以有效降低廢氣的處理成本。上文中講到了光的催化氧化技術(shù),通過利用各種催化劑可以達(dá)到對較多種類VOCs廢氣的有效治理。這樣的技術(shù)在全球范圍內(nèi)逐漸興起,得到較多的化工企業(yè)的認(rèn)可。在未來的一段時間里,光催化氧化技術(shù)將成為具有代表性的廢氣治理技術(shù),并隨著社會的進步與科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,這項技術(shù)將會得到長久的使用與創(chuàng)新改進,催化劑的類型會增多,使用效果會進一步提升,并具有更高的經(jīng)濟效益。
在各種化工生產(chǎn)領(lǐng)域中,研發(fā)人員逐漸研制出較多的新型廢氣治理技術(shù),正在進行著各種實驗。除了以上提到的VOCs廢氣治理技術(shù),還有膜分離—吸附回收、吸附濃縮—燃燒組合凈化沸石濃縮轉(zhuǎn)輪、活性炭吸附—氮氣脫附—冷凝回收等先進的VOCs廢氣治理技術(shù),為化工行業(yè)的廢氣治理提供了足夠的技術(shù)支持。
在化工生產(chǎn)領(lǐng)域中,各種生產(chǎn)環(huán)節(jié)都有可能產(chǎn)生較多的VOCs廢氣,因此需要較多的廢氣處理環(huán)節(jié),并選用相應(yīng)的廢氣治理技術(shù)。技術(shù)人員在廢氣治理技術(shù)的選用上需要特別注意,應(yīng)該從經(jīng)濟性與安全性的較多合理分析,并結(jié)合具體情況,保證VOCs廢氣的治理效率,改善廠區(qū)周圍的大氣環(huán)境。
VOCs廢氣的治理過程中,經(jīng)濟問題是管理人員從頭到尾需要重點關(guān)注的問題?;どa(chǎn)在廢氣治理中,相關(guān)的工作人員需要相互配合,保證各項治理技術(shù)的合理應(yīng)用,不出現(xiàn)失誤的情況,減少經(jīng)濟損失,實現(xiàn)化工生產(chǎn)的效益最大化。另外,在進行VOCs廢氣的治理措施之前,企業(yè)相關(guān)部門需要對治理技術(shù)進行評估分析,判斷其合理性,通過量化處理運算成本,利用數(shù)據(jù)進行技術(shù)運用效果的演示,在多組治理技術(shù)的對比中,選擇最優(yōu)的治理手段。因此,相關(guān)技術(shù)人員需要制定科學(xué)合理的廢氣治理方案,在保證治理效果的同時,降低治理成本,保障企業(yè)的長久發(fā)展。脫硫塔的余熱成為了化工生產(chǎn)的二次能源,我國目前的煙氣余熱回收主要采取熱量傳遞的形式,可以利用這部分熱量給焚燒氧化技術(shù)帶去能量,提升氧化爐的熱效率。
化工生產(chǎn)在VOCs廢氣的治理過程中除了需要注意經(jīng)濟性問題,還需要特別注重安全性問題。安全生產(chǎn)一直是化工生產(chǎn)領(lǐng)域中的重要原則,在廢氣治理過程中同樣適用。由于化工生產(chǎn)中的廢氣具有多種類型,且具有較多的有毒有害物質(zhì),因此,需要配戴專業(yè)的裝配,保證自身的安全。化工企業(yè)也需要考慮到廢氣治理技術(shù)的安全性,通過全面的判斷分析,掌握各項技術(shù)要求,制定安全性較高的廢氣治理方案,對相關(guān)的工作人員進行技術(shù)交底,切實保障化工生產(chǎn)的安全性。
綜上所述,隨著我國化工行業(yè)的大力發(fā)展,各種VOCs排放已造成大氣環(huán)境的污染問題。針對這樣的問題,相關(guān)部門應(yīng)該采取措施,積極利用各種VOCs廢氣治理技術(shù),在保證化工企業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟性與安全性的前提下,提高污染物的處理效率,改善大氣環(huán)境。