VOC廢氣治理工程技術(shù)
目前主要的大氣污染物除了二氧化硫、氮氧化物和顆粒物之外，還有大量VOC有機氣體。我國的工業(yè)企業(yè)對生產(chǎn)中產(chǎn)生的VOC廢氣治理仍處于初級階段，對自然生態(tài)環(huán)境造成了很大的污染。隨著人們生活水平的不斷提高，對健康問題的重視度隨之提高，對各種有害氣體的防治也日漸重視。VOC治理工作逐漸開展起來。不同的VOC治理技術(shù)在適用性上存在著較大的區(qū)別，因此，企業(yè)在實際治理應(yīng)用中需根據(jù)項目實際情況，因地制宜，采用有針對性的治理方案。
1、VOC廢氣的危害
VOC是活潑的、有危害的揮發(fā)性有機物的統(tǒng)稱。VOC是工業(yè)生產(chǎn)過程中十分常用的有機溶劑，因其具有高揮發(fā)性，在使用的過程當中不斷地向空氣中揮發(fā)。在印刷、石油化工、醫(yī)藥、人造革、電子元器件、家具等行業(yè)中屬于日常消耗類生產(chǎn)資料，使用量和揮發(fā)量都非常大。同時，工業(yè)生產(chǎn)中燃料的燃燒及燃料汽車行駛過程中也會產(chǎn)生大量的VOC氣體。這些有機化合物存在于空氣中，對人體和生態(tài)環(huán)境都有很大的危害。
被VOC類氣體污染過的空氣會對人體的內(nèi)臟產(chǎn)生傷害，導致人體出現(xiàn)慢性或急性中毒甚至死亡的現(xiàn)象。例如苯類物質(zhì)，不僅可以通過呼吸系統(tǒng)進入人體，還可以直接透過皮膚被人體吸收，從而進入到人體的內(nèi)臟和血液循環(huán)當中，輕則引發(fā)胸悶、頭痛、呼吸不暢、肺氣腫等癥狀，重則對內(nèi)臟產(chǎn)生器質(zhì)性傷害，引發(fā)造血功能障礙、癌癥等嚴重疾病，還可能會損傷人體的中樞神經(jīng)系統(tǒng)，甚至引發(fā)神經(jīng)系統(tǒng)功能障礙。大規(guī)模高濃度苯蒸汽揮發(fā)的情況下，會引起急性中毒而死亡。苯類已被公認為是強致癌物質(zhì)。VOC中的碳氫化合物和氮氧化物能夠參與大氣中的光化學反應(yīng)，產(chǎn)生光化學煙霧、霧霾等，同時破壞地球臭氧層、產(chǎn)生溫室效應(yīng)。此外，VOC廢氣中有一部分成分在一定濃度情況下具有易燃易爆特性，如不加處理或處理不當容易造成爆炸事故。
2、我國VOC廢氣治理現(xiàn)狀
由于歷史原因，多年的工業(yè)化進程中排放的大量廢氣已經(jīng)使我國的自然生態(tài)環(huán)境出現(xiàn)了很大變化，環(huán)境污染非常嚴重，霧霾天氣遍布全國。隨著科學技術(shù)的發(fā)展和人們知識水平的普遍提高，環(huán)境治理越來越受到重視。由于揮發(fā)到空氣中的VOC氣體不容易控制，而且危害非常大，因此最有效的方法是控制它的產(chǎn)生。鑒于此，國家不僅出臺了很多法律法規(guī)、行業(yè)環(huán)保標準及規(guī)范文件，同時還投入了大量的資金支持VOC治理工作。近年來，企業(yè)也按照國家要求在使用燃料時應(yīng)用廢氣處理設(shè)備，或選用了環(huán)保燃料或其他清潔能源，對于工業(yè)用溶劑也盡量選擇污染小的種類，同時對反應(yīng)過程進行管理，大大減少了VOC的排放量。對于人們的出行，國家也大力宣傳倡導綠色出行，多使用公共交通，減少私人車輛行駛，同時部分車企還開發(fā)了不會產(chǎn)生尾氣的新能源汽車，部分車輛出廠時安裝了尾氣處理裝置，很多地區(qū)也陸續(xù)推出了車輛限行政策，但治理效果仍然不夠理想。目前VOC的排放量雖然得到了很大程度的控制，但由于工業(yè)生產(chǎn)一直在繼續(xù)發(fā)展，VOC廢氣的成分越來越復雜，處理難度越來越大，因此，VOC廢氣的治理工作仍然存在著相當大的挑戰(zhàn)。
3、VOC廢氣治理技術(shù)
目前我國應(yīng)用比較普遍的VOC廢氣治理技術(shù)主要有以下幾種。
3.1 冷凝技術(shù)
冷凝技術(shù)是根據(jù)有機物質(zhì)有著不同的揮發(fā)溫度和飽和度的原理，利用降低或提高系統(tǒng)壓力或溫度的方式，提取蒸汽環(huán)境中的有機物，來達到凈化空氣的目的。對于生產(chǎn)過程中產(chǎn)生VOC廢氣較多的企業(yè)空氣凈化效率非常高。冷凝技術(shù)操作起來沒有太高的技術(shù)要求，但對冶煉、水性油墨印刷等產(chǎn)生的VOC廢氣濃度較低的行業(yè)來說，廢氣治理效果不佳，應(yīng)用效率比較
低，如果要提高效率則需要引進更為先進的技術(shù)和設(shè)備，當然這就會產(chǎn)生較高的治理成本。由此可見，冷凝技術(shù)僅適用于產(chǎn)生VOC廢氣濃度高、面積小的生產(chǎn)企業(yè)的VOC廢氣處理或預(yù)處理。
3.2 燃燒技術(shù)
燃燒技術(shù)是指通過燃燒來實現(xiàn)VOC廢氣的治理與空氣凈化。燃燒技術(shù)主要有三種類型:一是直接燃燒VOC廢氣，這種方式能夠比較容易地消除大面積的廢氣，但因為有些VOC氣體的燃點比較高或者具有特殊的燃燒條件甚至不可燃，所以治理效果并不太好;二是使用其他物質(zhì)對VOC氣體進行引燃，這種方式可以使部分難燃的氣體變得易于燃燒，加速燃燒進程，但引燃物質(zhì)消耗量較大，治理成本較高;三是通過使用催化劑與VOC廢氣發(fā)生氧化反應(yīng)，使VOC廢氣分解成二氧化碳和水，相比前兩種燃燒技術(shù)，使用催化劑的燃燒對溫度的要求比較低，可以使VOC廢氣中燃點高的氣體在低溫條件下發(fā)生燃燒，治理的效率更高，治理成本也比較經(jīng)濟。但需要注意的是，硫、鹵素等物質(zhì)在燃燒時容易對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生二次污染，因此，當待治理的VOC廢氣中存在這兩類物質(zhì)時則不宜使用燃燒治理技術(shù)。
3.3 吸收技術(shù)
吸收技術(shù)是利用廢氣中的有害物質(zhì)具有水溶性的特性進行VOC廢氣治理。VOC溶解入水中之后被微生物吸收并代謝成無害物質(zhì)，從而實現(xiàn)VOC廢氣的凈化處理。吸收技術(shù)操作簡單，沒有太高的技術(shù)要求，小范圍內(nèi)的廢氣治理效果是不錯的，但如果治理面積較大則會浪費過多的水資源。
在利用水來溶解廢氣的思路下，還可以使用其他揮發(fā)性較弱的液體作為溶劑進行VOC的吸收治理。這種吸收技術(shù)在實施前需要提前做好充分的VOC廢氣成分分析工作，理清各種可以與VOC廢氣成分發(fā)生化學反應(yīng)的溶劑，并在其中找出廢氣溶解后不會產(chǎn)生二次污染的溶劑應(yīng)用到VOC廢氣治理當中，從而實現(xiàn)VOC廢氣的凈化處理。這類吸收技術(shù)中化學反應(yīng)通常在常溫下即可進行，對于濃度高、壓力大的VOC廢氣治理效果非常好，但是用于吸收技術(shù)中使用到的裝置具有一定的專業(yè)性要求，存在設(shè)備腐蝕問題，且不方便進行大面積VOC治理操作，因此在實際使用中也有一定的局限性。
3.4 提取并分離技術(shù)
提取并分離技術(shù)是指將VOC廢氣中的有害物質(zhì)分離出來，對氣體中的有用成分進行回收利用，不僅可以減少VOC廢氣的污染，還可以實現(xiàn)資源的回收再利用。不過該治理方式對于設(shè)備及技術(shù)的要求都比較高，需要較大的資金支持，對于含有的有用成分利用價值較高的VOC廢氣具有較高的適用性，在大范圍內(nèi)的VOC廢氣治理中時也可以減少成本的分攤。
3.5 吸附技術(shù)
人們在家庭當中經(jīng)常使用活性炭來吸收新房裝修時產(chǎn)生的甲醛，這實際上就是利用活性炭的吸附作用對VOC廢氣進行的治理，也是最常用的治理技術(shù)。吸附技術(shù)就是利用一些具有吸附作用的材料對VOC廢氣進行吸附，實現(xiàn)VOC廢氣治理，凈化空氣。吸附技術(shù)不僅效果好，而且是眾多VOC治理技術(shù)中要求最低的技術(shù)，并且吸附材料的獲取通常很容易，成本也很低，這也就使它成為應(yīng)用最普遍的一種VOC廢氣治理技術(shù)。但需要注意的是，吸附材料通常不是可以無限吸附的，而是具有一定的吸附飽和度，當吸附材料對VOC廢氣的吸附達到飽和以后，需要及時進行處理。對于家庭VOC廢氣處理來說，可以將活性炭放在陽光下暴曬以使VOC廢氣脫離碳體，或及時更換新的活性炭。在家庭中使用活性炭治理VOC實際上只是凈化小面積的室內(nèi)空氣，最終VOC還是排到了室外的大氣之中，并沒有達到最終的治理效果。對于工業(yè)上利用吸附技術(shù)，通常會聯(lián)合其他技術(shù)進行治理，以完成VOC廢氣的最終凈化，不會污染空氣。在吸附材料的選擇上，通常會使用沸石分子篩，它的吸附飽和度更高，如果在吸附過程中同步進行技術(shù)處理對廢氣進行加壓，則可以實現(xiàn)沸石分子篩的重復利用，而且它可吸附的廢氣種類也更廣泛。在VOC被吸附材料吸附之后，通常還要聯(lián)合其他技術(shù)手段對被吸附的VOC廢氣進行回收利用。如聯(lián)合使用冷凝技術(shù)，利用水蒸氣加熱將VOC分離出吸附體，然后對氣體進行加壓冷凝提取，再對冷凝液體進行提純等。這就比家庭治理對技術(shù)和設(shè)備的要求要高得多，適合用于回收價值較高的情況。
4、VOC廢氣治理技術(shù)的前景
我國在VOC廢氣治理的過程當中，對冷凝技術(shù)、燃燒技術(shù)、吸收技術(shù)、提取分離技術(shù)、吸附技術(shù)的使用比較普遍，經(jīng)過多年的應(yīng)用，這些技術(shù)已經(jīng)相對比較成熟，很多時候都會對這幾種技術(shù)進行聯(lián)合使用，以使VOC廢氣的治理更為全面和高效。但是，隨著市場需求的不斷變化，工業(yè)技術(shù)的高速發(fā)展，VOC廢氣的種類越來越繁多，成分越來越復雜，治理難度也越來越大。在科技高速發(fā)展的加持下，一些全新的、高科技的治理技術(shù)也就應(yīng)運而生，它們在VOC廢氣的治理上充分體現(xiàn)了現(xiàn)代科學技術(shù)的力量，在VOC廢氣治理上更為高效和經(jīng)濟，具有很強的發(fā)展?jié)摿Α?/span>
4.1 微生物技術(shù)
微生物技術(shù)是使VOC參與到微生物新陳代謝的生命活動當中，通過微生物的新陳代謝活動將有害物質(zhì)代謝為二氧化碳、水、其他無害的無機鹽或微生物細胞質(zhì)，從而達到治理VOC的目的。微生物治理技術(shù)的原理比較先進，但實際技術(shù)操作上比較簡單，而且治理成本比較低，同時也不會對自然生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生二次污染，治理面積可大可小，具有很廣泛的適用性，是值得大力推廣的VOC廢氣治理新技術(shù)。
4.2 等離子體技術(shù)
等離子體技術(shù)是指人為構(gòu)建活性離子，使其在高壓放電的狀態(tài)下破壞VOC廢氣成分結(jié)構(gòu)中的碳碳鍵和碳氫鍵，將VOC廢氣中的有害成分轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳。等離子體技術(shù)是一種新型的、處理效率非常高的VOC廢氣治理技術(shù)，其操作過程中設(shè)備的損壞和折舊都很緩慢，材料成本投入也比較低，可以對大面積的VOC廢氣進行治理。但是該項技術(shù)在前期需要購置的處理設(shè)備價格比較貴，對于中小企業(yè)來說存在很重的成本壓力，因此目前市場上對其應(yīng)用還比較有限。等離子體治理技術(shù)是當前科技發(fā)展的結(jié)果，也會隨著科技的不斷發(fā)展而發(fā)展，一旦其設(shè)備的生產(chǎn)制造技術(shù)得到更進一步的提高，設(shè)備成本降低到市場大部分企業(yè)可以接受的程度，該技術(shù)將對VOC廢氣治理產(chǎn)生巨大貢獻。
4.3 光催化技術(shù)
光催化技術(shù)就是使用特定的催化劑，在光能的作用下對VOC廢氣進行治理。該項技術(shù)的治理面積可大可小，應(yīng)用前途廣泛。該項治理技術(shù)中所涉及到的光能是非常容易得到的，因此，催化劑就成了該技術(shù)的關(guān)鍵所在。目前應(yīng)用比較普遍的是半導體材料，其催化效果佳、成本低且不會對自然生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生二次污染。近年來，隨著科技的不斷發(fā)展，人們發(fā)現(xiàn)了比半導體更為高效的催化劑材料，它就是現(xiàn)在非常熱門的納米材料。納米材料在生產(chǎn)和使用的過程當中在安全性和環(huán)保性方面的表現(xiàn)比半導體更為優(yōu)秀，從VOC治理效果方面來看，是非常理想的催化劑材料，不過就目前而言，它的生產(chǎn)或采購成本還比較高，因此導致使用納米材料來對VOC廢氣進行光催化治理的成本比較高，目前在市場上的應(yīng)用也不特別廣泛。當然，隨著科技的不斷發(fā)展進步，其生產(chǎn)技術(shù)會越來越先進，生產(chǎn)成本也會隨之下降，從而在VOC的光催化治理技術(shù)中得到普遍地推廣應(yīng)用，使整體的VOC廢氣治理工作更上一個新臺階。
5、結(jié)語
綜上所述，社會工業(yè)的飛速發(fā)展帶來了不斷的自然生態(tài)環(huán)境污染，人們的生存空間和身體健康受到嚴重威脅，因而對污染的治理也越來越關(guān)注。VOC廢氣的治理技術(shù)也在這種情況下越來越具有多樣性和針對性，每一種治理技術(shù)都具有各自的優(yōu)缺點和適用性，因此，在實際的VOC廢氣治理工作當中，應(yīng)充分分析、結(jié)合實際情況和需要，選擇最為合適的治理技術(shù)，當治理情況較為復雜時，可以對多種治理技術(shù)進行聯(lián)合使用，以提高治理效率和效果，減少環(huán)境污染，保護我們的身體健康和賴以生存的自然生態(tài)環(huán)境。相信在人們不斷提高的生活品質(zhì)要求和科技發(fā)展的共同作用下，VOC廢氣治理技術(shù)必定會不斷朝著更為高效、綠色、經(jīng)濟的方向發(fā)展，使VOC廢氣治理工作更為簡單普遍，還人們一片藍天凈土。（來源：浙江省杭州市生態(tài)環(huán)境局富陽分局）