挥发性有机废气治理措施探讨
时间：2023-03-01 11:10:23 来源：柠檬阅读网 本文已影响 人 
靳广永
（宿迁景美环境技术有限公司，江苏 宿迁 223800）
大气是地球生态系统的重要组成部分，大气环境质量直接影响生物生存质量。近些年，随着我国工业化与城市化的快速推进，大气污染问题愈加严重，大气环境质量大大下降。大气中的挥发性有机物种类较多，如含硫有机物、含氧有机物、含氯有机物、非甲烷烃类（烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃等）。在各类大气污染物中，挥发性有机物性质特殊，治理较为困难，这些挥发性有机物毒性强，进入人体后会使人体健康受到严重影响，且此类挥发性有机物还会与NOx通过光化学反应形成臭氧，给地球生态带来巨大的负面影响[1]。因此，加强对挥发性有机气体的治理与控制对于地球生物的生存与发展，及社会经济的可持续发展均具有重要意义。
近年来，我国也在不断加大挥发性有机废气治理力度，提出了一系列治理措施。2010年，国务院转发《关于推进大气污染联防联控工作改善区域空气质量的指导意见》[2]，首次将挥发性有机废气治理放到重要位置，推动了挥发性有机废气治理工作的开展；
2013年，国务院印发《大气污染防治行动计划》[3]。在《计划》中明确有机化工、包装印刷等多个重点行业需控制挥发性有机废气[4]。在各项政策性措施提出的同时，一系列技术性措施也得到有效运用。
研究表明，挥发性有机废气主要产生于各类工业生产活动，如在塑料生产中，塑胶等粒子受热后会挥发出有机废气，废气中含苯乙烯、丙烯、乙烯等多种污染物质；
在喷漆工作中会产生喷漆废气，喷漆废气含乙酸乙酯、二甲苯、甲苯、丁醇及丙酮等多种挥发性有机化合物，这类挥发性有机化合物进入大气中，会使大气污染成分更加复杂，污染浓度更高，造成大气质量大大下降[5]。挥发性有机废气具有有毒有害、易燃易爆等特点，如废气中的乙酸乙酯、二甲苯、甲苯、丁醇及丙酮等挥发性物质长期与人体接触，会通过呼吸道给人体健康带来极大危害。此外，大部分挥发性有机废气还有不溶于水、异味大等特点，这类挥发性废气进入空气中，会导致空气出现令人不适的特殊气味，影响人们的生活与健康。研究表明，挥发性有机废气中的部分物质还有致癌性与致畸性，如甲醛、甲苯等是公认的致癌物质。挥发性有机废气危害见图1。
图1 挥发性有机废气危害图解
工业企业在治理挥发性有机废气时，主要采取三种治理措施，即源头减排、过程控制和末端治理。其中在末端治理阶段，主要是借助各种技术手段对挥发性有机废气中的有毒有害物质进行净化、处理，最终达到降低挥发性有机废气毒害性与污染性的目的。相关调查发现，工业企业在挥发性有机废气末端治理中常采用以下几种治理技术。
2.1 生物降解技术
生物降解技术是当前一项比较常用的挥发性有机废气处理技术，该处理技术的优点是安全环保，不易产生二次污染。应用生物降解基础处理挥发性有机废气时，主要是利用真菌、细菌等微生物的新陈代谢作用降解废气中的挥发性有机物质，最终达到净化废气的目的。生物降解技术有一定的适用范围，其比较适合于低浓度的挥发性有机废气治理，在治理高浓度挥发性有机废气时效果不是十分理想。以工艺类型作为分类依据，可将生物降解技术分为以下几种类型：生物过滤法、生物洗涤法、生物滴滤法、膜生物反应器。生物降解技术虽有一些优点，但在治理实践中应用不广泛，主要原因是该技术治理速度慢、效率低、菌种培育投入大且设备占地面积大[6]。
2.2 吸收技术
与生物降解技术相比，吸收技术速度快、效率高、操作简单、成本易控，因此在挥发性有机废气治理中被广泛应用。应用吸收技术治理挥发性有机废气，主要是通过吸收剂对废气中的挥发性有机物质进行吸附、分离，从而使废气得到净化。因此在应用该技术治理挥发性有机废气时，吸收剂的选择是重中之重。要想取得比较理想的治理效果，所选吸收剂需有较低的饱和蒸气压、较大的吸收容量、较低的腐蚀性与粘度，以及较低的价格。在各种类型的吸收剂中，以水为基础的水基吸收剂的应用前景最为广泛，主要原因是水易得，因此成本低；
且水的流动性强，粘度低；
水的性质稳定，更适合处理废气中的挥发性有机物。但由于大多数挥发性有机物难溶于水，因此在使用水基吸收剂处理挥发性有机废气时，需将水基吸收剂与表面活性剂配合使用[7]。
2.3 蓄热式催化/燃烧技术
该技术常被应用于治理高热值、高浓度的挥发性有机废气，研究与实践表明，使用蓄热式催化燃烧技术与蓄热式燃烧技术治理上述特征的挥发性有机废气，能获得比较理想的治理效果。应用该技术治理挥发性有机废气的原理，主要是将高温氧化废气中的挥发性有机物氧化为二氧化碳和水，并将氧化后的物质进行回收利用，从而达到高效治理的目的。该技术通常要求挥发性有机废气有较高的浓度，如果采用该技术处理低浓度的挥发性有机废气，需要先对挥发性有机废气进行吸/脱处理，工艺比较复杂，废气处理成本也会相应提高，且在处理过程中还可能发生安全事故。
2.4 高级氧化技术
大部分产生于工业企业的挥发性有机废气都具有高毒性、高稳定性与不可生物降解性特征，因此不适合使用传统生物处理技术进行处理。对于这类性质的挥发性有机废气，可通过高级氧化技术加以处理。与传统的生物降解技术相比，高级氧化技术反应条件温和、效率高、适用范围广，处理高毒挥发性有机物的能力强，所以具有较高的应用价值。高级氧化技术处理挥发性有机废气的原理，是通过原位激发具有强氧化性的自由基，将大分子难降解的有机物氧化成低毒或无毒的小分子物质，最终达到净化废气的目的。
2.5 生化法处理工艺
利用该方法处理挥发性有机废气时，要让挥发性有机废气与微生物混合接触，从而让微生物发挥作用。生化处理通常包括两个重点：一是大量曝气供氧，使微生物能够存活；
二是由微生物对废气中的有毒有害物质进行分解，达到净化废气、降低废气污染性与毒害性的目的。
生化法处理挥发性有机废气的步骤为：制备所用菌液，所用菌液包括石油降解菌菌液、芽孢杆菌菌液、酵母菌菌液，将上述三种菌液制备完成后充分混合，留好备用；
处理挥发性有机废气时，先通过通道管的敞口端向微生物输入架中输入混合菌液，混合菌液输入后静置20～40分钟；
向微生物输入架注入高压气体，利用高压气体冲破可降解负载膜；
并使通道内的物料混合到挥发性有机废气中，由微生物对废气中的有毒有害物质进行分解，达到净化废气，降低废气污染性与毒害性的目的。
在生化法处理挥发性有机废气时，菌胶团是整个处理工艺的核心，菌胶团极强的吸附与分解能力能够使挥发性有机废气得到初步的净化与处理，同时也为微生物的二次处理创造了条件，并提供了可能。生化处理工艺中的菌胶团以真菌和细菌为主，除此之外还有一些原生动物与后生动物。在挥发性有机废气处理中，真菌和细菌是主力军，是降解废气中挥发性有机物的主要力量，部分原生动物与后生动物是活性污泥食物链中的组成部分，主要起净化废气的作用。此外菌种是影响处理效果的一个关键因素，若菌种的适应能力强、繁殖速度快、降解有机物的能力强、速度快且易驯化与培养，那么其对挥发性有机废气的处理效果才会理想。
2.6 吸收耦合高级氧化工艺
吸收耦合高级氧化工艺是一种较为先进的挥发性有机废气处理工艺，该工艺对挥发性有机废气中的甲苯、甲醛等有很好的吸收和氧化效果。研究表明，当空气中甲苯的浓度为200 ppm时，VUV/PS体系可在1小时内去除空气中95%以上的甲苯，使空气得到极大净化。利用该工艺可使废气中的甲苯发生侧链氧化反应，反应后形成甲苯酸与甲醛，反应物又在HO·的作用下发生开环裂解，最终被深度氧化并形成二氧化碳和水，从而达到净化废气、降低挥发性有机废气污染性和毒害性的目的。另外，吸收耦合高级氧化工艺还能吸收与处理挥发性有机废气中的乙酸乙酯，有研究表明，在乙酸乙酯浓度为100 ppm的条件下，合理使用吸收耦合高级氧化工艺，可以在120 min内去除接近100%的乙酸乙酯，从而使废气得到极大净化。吸收耦合高级氧化工艺对废气中的乙酸乙酯进行吸收-氧化时，是通过启动分子中乙基的脱氢反应，然后借助自由基的作用将废气中的乙酸乙酯氧化并生成二氧化碳和水，大大降低了挥发性有机废气的危害性[8]。
3.1 加强挥发性有机废气排放监测
环境监测是挥发性有机废气治理的前提与基础，只有开展环境监测，才能掌握挥发性有机废气的来源、排放量、废气浓度及分布区域等，进而制定科学可行的治理计划。在开展大气环境监测时，相关部门要根据当地实际情况科学划分监测区域，实行分区监测更有利于提高监测效率与监测精度；
其次是要做到科学布点，大气环境监测点必须要有代表性，要尽可能以最少的点位获得最全面的大气环境信息；
此外是采用先进的大气环境监测技术，研究与实践证明，遥感技术可用于大气环境质量监测，且能获得比较理想的监测效果。遥感技术以电磁波为基础，利用电磁波采集地理基础信息，并对采集到的信息进行传输与处理，RS技术能为远程监测与高精度监测提供技术支持。应用遥感技术进行大气环境监测，是运用专业的仪器设备与技术方法对一定距离以外的目标进行监测，收集与监测目标相关的信息数据，并对所收集信息进行识别、分类与跟踪测量，从而确定被监测目标的污染程度、污染范围及污染危害程度[9]。
3.2 制定挥发性气体排放指标，加强挥发性气体排放监管力度
3.2.1 提高重视程度，建立协同机制
对于大气污染问题，有关部门必须提高重视程度，并整合各项资源加大治理力度，建立更完善的治理格局。在大气污染治理中，地方政府与生态环境部门要结合实际情况建立沟通渠道，共建协同治理机制，共同为大气环境的健康而努力。
3.2.2 做好顶层设计，确定职责权限
在建立协同治理机制的基础上，还要做好职责分工。地方政府是大气污染治理的主体，承担着主要的治理责任。在污染治理过程中，地方政府必须根据当地大气环境质量、大气环境污染现状、大气环境污染特征及治理现状等做好大气污染治理顶层设计，做好相关部门与单位的职责分工与权限确定工作，为大气污染治理奠定基调，为各项治理工作的开展打好基础。
3.2.3 承担监管责任，改进监管方式
在地方政府发挥主体作用的同时，生态环境部门也要积极承担自身的监管责任，以国家、地方相关法律法规与政策要求为依据，根据当地大气污染现状与治理现状确定大气环境污染监管责任、监管目标、监管内容及监管方式等，并整合优质的人力、物力及技术资源等积极投入大气污染的监管与治理工作中，与政府一道为大气环境的清洁健康提供保障。
3.2.4 转变发展观念，树立正确发展观
相关部门和企业要适当转变发展观念，在工作过程中不能只注重经济的发展，而是要将环境保护工作放在重要位置。过去某些政府部门存在“利益思维”，总是希望通过一些“大项目”来体现政绩，并不重视这些项目与工程对当地生态环境产生了多大的负面影响。在新的发展时期，相关部门和企业要摒弃这些观点与思维，树立正确的发展观，并按照可持续发展的理念做好各项环评、监测与治理工作，使当地及周边的大气环境得到进一步改善。
3.3 积极转变经济发展方式
工业生产虽是拉动社会经济的重要动力，但同样会给生态环境尤其是大气环境带来严重的污染与破坏。如造纸厂、化工厂等在生产过程中会产生大量的挥发性有机废气，这些废气排放到空气中，会使空气受到污染、大气质量严重下降。因此，在新的发展时期应寻求更先进、更环保的经济发展方式。具体来说，我国各地应加快产业结构调整、企业生产工艺升级并加快行业转型升级进度，尽快构建更先进与更环保的社会生产体系，从而减少工业生产对大气环境的污染，从根本上改善或解决大气污染问题。在一些有条件的地区，政府应鼓励发展旅游业、服务业等第三产业，加大对当地生态环境的保护力度，同时适当开发当地生态资源为群众创收，推动当地产业结构转型升级。
综上所述，挥发性有机废气的性质特殊、成分复杂、危害极大，是目前大气污染治理工作中的重点和难点。本文基于文献法、调查法等对挥发性有机废气的来源与特征进行了分析探究，明确了挥发性有机废气主要来自于工业生产活动，具有易燃易爆、有毒有害、难溶于水等特点，并对挥发性有机废气的技术性治理措施进行了探讨，提出要根据实际情况科学选用生物降解技术、吸收技术、蓄热式催化/燃烧技术、高级氧化技术与吸收耦合高级氧化工艺等治理挥发性有机废气。另外，本文对挥发性有机废气治理的管理性措施进行了有效分析，提出了要加强对挥发性有机废气排放的监测、制定排放指标、加强治理力度、积极转变经济发展方式等建议，从而为挥发性有机废气的治理提供借鉴与参考。
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