揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)發(fā)展研究

金一統(tǒng)　王雅娟

【摘 要】在工業(yè)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的今天，空氣污染問題尤為嚴(yán)重，對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境造成了極為不利的影響?，F(xiàn)階段，我國(guó)不僅需要處理傳統(tǒng)大氣污染問題，還需要對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣進(jìn)行治理。如何對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣進(jìn)行高效處理，應(yīng)該成為有關(guān)部門需要重點(diǎn)考慮的問題。文章首先對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹，然后對(duì)治理?yè)]發(fā)性有機(jī)廢氣的技術(shù)進(jìn)行研究，希望對(duì)改善我國(guó)空氣質(zhì)量有所幫助。

【關(guān)鍵詞】揮發(fā)性有機(jī)廢氣;治理技術(shù);大氣環(huán)境

【中圖分類號(hào)】X701 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】1674-0688（2019）04-0057-02

0 引言

我國(guó)環(huán)保部門于2017年開展了第七輪次城市大氣污染防治強(qiáng)化督查工作，督查結(jié)果表明，揮發(fā)性有機(jī)廢氣污染已經(jīng)成為最為嚴(yán)重的大氣污染問題，尤其是工業(yè)生產(chǎn)會(huì)排放出大量的揮發(fā)性有機(jī)廢氣。這種氣體屬于一種有毒氣體，并且還能與其他污染氣體進(jìn)行融合，繼而造成復(fù)合污染。因此，對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)發(fā)展進(jìn)行研究，具有十分重要的意義。

1 揮發(fā)性有機(jī)廢氣概述

揮發(fā)性有機(jī)廢氣的英文縮寫為VOCs，主要是指在正常氣壓下，任何沸點(diǎn)不小于260 ℃的有機(jī)物，以氣態(tài)分子形態(tài)排入至大氣中的有機(jī)化合物，統(tǒng)稱為揮發(fā)性有機(jī)廢氣。這種污染物的來源十分廣泛，其性質(zhì)較為復(fù)雜，工業(yè)生產(chǎn)是這種氣體的主要來源，揮發(fā)性有機(jī)廢氣污染如果得不到及時(shí)治理，將會(huì)造成嚴(yán)重的后果。這種污染氣體屬于毒性氣體，且燃點(diǎn)較低，很容易發(fā)生自燃和爆炸，氣體惡臭，會(huì)對(duì)人們的正常生活造成影響。同時(shí)，這類氣體在太陽(yáng)光的照射下，會(huì)衍生光化學(xué)煙霧污染。因此，為了保護(hù)環(huán)境和保護(hù)人類身體健康，對(duì)這類污染氣體進(jìn)行治理，意義十分重大。

2 揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)分析

2.1 直接燃燒法治理有機(jī)廢氣

燃燒法治理?yè)]發(fā)性有機(jī)廢氣的方式較為簡(jiǎn)單，其原理為將經(jīng)過濃縮和干燥處理過后的有機(jī)廢氣送入焚燒爐中，然后利用輔助性燃料進(jìn)行燃燒處理即可，在廢氣燃燒過程中，應(yīng)確保燃燒溫度處于680～760 ℃之間，因?yàn)樵谶@個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)，揮發(fā)性有機(jī)廢氣會(huì)被充分氧化，并被分解轉(zhuǎn)化為無(wú)機(jī)物質(zhì)，例如：水、二氧化碳。應(yīng)用直接燃燒法的主要目的在于讓廢氣在合理的溫度區(qū)間內(nèi)發(fā)生氧化反應(yīng)，但是氧化反應(yīng)的效果也會(huì)受到一些因素的影響。在一般情況下，氧化反應(yīng)完全的占比為70%左右，此時(shí)生成的物質(zhì)是二氧化碳和水，如果氧化反應(yīng)不完全，則會(huì)生成一氧化碳。而導(dǎo)致氧化反應(yīng)不完全的主要原因有以下幾個(gè)方面：一是揮發(fā)性有機(jī)廢氣濃度較低;二是燃燒不充分。為了保證燃燒的充分性，可以利用一些輔助性的燃料，例如添加燃?xì)?、燃油等，以確保燃燒的充分性。這類治理方法較為簡(jiǎn)單，且投資費(fèi)用較少，在處理濃度較高且風(fēng)量較小的有機(jī)廢氣時(shí)尤為適用，但對(duì)安全操作有嚴(yán)格的要求，必須確保焚燒爐的溫度，如果溫度不達(dá)標(biāo)，很容易生成其他污染物質(zhì)。

2.2 催化燃燒法治理?yè)]發(fā)性有機(jī)廢氣

催化燃燒法是指將有機(jī)廢氣進(jìn)行加熱，當(dāng)加熱溫度大于150 ℃，小于300 ℃時(shí)，在催化劑的作用下進(jìn)行無(wú)火焰燃燒，加熱廢氣，通過催化燃燒的方式，將有機(jī)廢氣轉(zhuǎn)化為無(wú)污染的水和二氧化碳等無(wú)機(jī)物質(zhì)。這種方法比較適用于起燃溫度較低的焚燒爐，并且這種治理方式不會(huì)產(chǎn)生其他污染物質(zhì)，環(huán)保性較強(qiáng)，但是使用成本相對(duì)較高，且前期需要大量的投資。

3 揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)發(fā)展研究

3.1 活性碳纖維治理技術(shù)

活性碳纖維是科學(xué)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，這項(xiàng)技術(shù)相較于傳統(tǒng)吸附治理技術(shù)而言，治理效果十分顯著。其治理方法為吸附和濃縮揮發(fā)性有機(jī)廢氣。碳纖維處理技術(shù)的吸附能力較強(qiáng)，將其應(yīng)用于揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)中優(yōu)勢(shì)明顯。該技術(shù)的治理原理是先通過活性碳纖維對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣進(jìn)行處理，當(dāng)吸附和濃縮達(dá)到一定程度時(shí)，啟動(dòng)催化設(shè)備，同時(shí)利用高溫，對(duì)熱活性碳吸附床進(jìn)行加熱，以強(qiáng)化吸附床的吸附性能，并使有機(jī)廢氣在吸附床內(nèi)部發(fā)生氧化反應(yīng)，繼而實(shí)現(xiàn)對(duì)揮發(fā)性有機(jī)廢氣的高效處理。但是，活性碳的吸附效果會(huì)隨著再生次數(shù)的增加而衰減。簡(jiǎn)言之，活性碳纖維治理技術(shù)就是對(duì)傳統(tǒng)吸附技術(shù)的強(qiáng)化。究其原因，主要是活性纖維具有較強(qiáng)的吸附性能，將其應(yīng)用于傳統(tǒng)吸附技術(shù)中，會(huì)提升有機(jī)廢氣的吸附效果，繼而為燃燒治理技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)造有利的條件。目前，這項(xiàng)技術(shù)是最為常用的揮發(fā)性有機(jī)廢氣處理技術(shù)，并且該技術(shù)在處理苯類廢氣時(shí)的效果特別突出，但活性碳纖維治理技術(shù)也存在一些不足。例如：活性碳纖維無(wú)法有效吸附烴類廢氣，且使用成本較高，對(duì)于環(huán)境要求較為嚴(yán)格，如果環(huán)境過于潮濕，則會(huì)影響處理效果。

3.2 生物治理技術(shù)

生物治理技術(shù)屬于一種治理?yè)]發(fā)性有機(jī)廢氣的新技術(shù)，這種技術(shù)對(duì)微生物的降解能力進(jìn)行了充分利用，促使有機(jī)廢氣被降解后變?yōu)闊o(wú)機(jī)物，例如：水、二氧化碳等，繼而達(dá)到有效治理有機(jī)廢氣的目的。但是，這種治理技術(shù)的治理過程十分繁瑣，在使用這項(xiàng)技術(shù)治理?yè)]發(fā)性有機(jī)廢氣時(shí)，有機(jī)廢氣可能會(huì)在氣相中生成其他污染物質(zhì)，這在一定程度上使生物處理技術(shù)的應(yīng)用效果受到了限制。為強(qiáng)化技術(shù)應(yīng)用效果，在使用該技術(shù)治理有機(jī)廢氣時(shí)，應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注液化氣態(tài)污染物這一治理環(huán)節(jié)，在將廢氣轉(zhuǎn)化為液態(tài)后，應(yīng)繼續(xù)采用吸附治理技術(shù)，強(qiáng)化廢氣轉(zhuǎn)化的效果。生物處理技術(shù)在目前尚未確立明確的使用方法，想要讓這項(xiàng)技術(shù)發(fā)揮出應(yīng)有的效果，科研人員需要繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行研究和完善。

3.3 蓄熱式熱力氧化技術(shù)

截止到目前，蓄熱式熱力氧化技術(shù)依然是治理?yè)]發(fā)性有機(jī)廢氣效果最好的技術(shù)。相較于燃燒治理技術(shù)，這項(xiàng)技術(shù)可以收集焚燒中產(chǎn)生的熱量，并將其轉(zhuǎn)化為電力能源，從而產(chǎn)生良好的經(jīng)濟(jì)效益。這種技術(shù)在國(guó)外應(yīng)用范圍十分廣泛，只要適當(dāng)添加燃料即可實(shí)現(xiàn)廢氣自動(dòng)化加熱治理。揮發(fā)性有機(jī)廢氣，其濃度大約為6 g/m3，與蓄熱式熱力氧化技術(shù)完美契合。利用熱力氧化技術(shù)治理有機(jī)廢氣，廢氣凈化率無(wú)限趨近于100%，由此可以看出，蓄熱式熱力氧化技術(shù)在治理?yè)]發(fā)性有機(jī)廢氣中的優(yōu)勢(shì)。但是，這項(xiàng)技術(shù)也存在著一些局限，具體表現(xiàn)在以下方面：首先，使用該技術(shù)之前，需要投資大量的成本，運(yùn)行費(fèi)用相對(duì)較高;其次，在處理有機(jī)廢氣的過程中，可能會(huì)導(dǎo)致碳氧化合物的產(chǎn)生，繼而對(duì)大氣造成二次污染。

3.4 微波催化氧化技術(shù)

微波催化氧化技術(shù)與活性碳纖維吸附技術(shù)類似，都是科學(xué)技術(shù)發(fā)展衍生出的全新治理技術(shù)，這種技術(shù)具有非常強(qiáng)的適用性和靈活性，既可單獨(dú)使用，也可以與其他治理技術(shù)結(jié)合使用。例如：通過填料吸附技術(shù)與微波催化氧化技術(shù)的有效結(jié)合，使揮發(fā)和吸附治理性能得到強(qiáng)化。這種方法的使用，可以將傳統(tǒng)解吸治理方法轉(zhuǎn)變?yōu)槲⒉ń馕?，繼而提高處理?yè)]發(fā)性有機(jī)廢氣的性能。在進(jìn)行VOCs治理時(shí)，運(yùn)用這項(xiàng)技術(shù)，不僅可以縮短吸附和解吸的時(shí)間，還能減少資源的浪費(fèi)和損失，繼而降低處理廢氣的成本。目前，微波催化氧化技術(shù)中的吸附劑，其運(yùn)用有效次數(shù)可達(dá)20次以上，并且吸附劑使用效果非常穩(wěn)定，能夠?qū)τ袡C(jī)廢氣進(jìn)行根治。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，由于揮發(fā)性有機(jī)廢氣具有多樣化的種類、性質(zhì)和特點(diǎn)，再加上有機(jī)廢氣的濃度也存在差別，因此在治理?yè)]發(fā)性有機(jī)廢氣時(shí)，應(yīng)根據(jù)廢氣的種類、性質(zhì)和特點(diǎn)，并參考不同治理技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和使用范圍，選擇合適的治理技術(shù)，從而在確保有機(jī)廢氣治理效果的同時(shí)，避免造成資源和成本的浪費(fèi)。

參 考 文 獻(xiàn)

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[2]吳再君.揮發(fā)性有機(jī)廢氣治理技術(shù)發(fā)展研究[J].資源節(jié)約與環(huán)保，2018（10）：95.

[3]劉濤.揮發(fā)性有機(jī)廢氣處理技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與特點(diǎn)[J].環(huán)境與發(fā)展，2018，30（8）：81，83.

[責(zé)任編輯：鐘聲賢]