李俐俐
江苏新聚环保科技有限公司 江苏南通 226001
摘要：近年来，随着经济的迅速发展，产生了大量的有毒有害气体，大部分为挥发性有机化合物。挥发性有机化合物（VOCs），通常是指在常温常压下，饱和蒸气压大于70Pa，沸点在50℃~260℃之间易挥发、有刺激性气味一类有机化学物质的总称。VOCs的排放对人体和生物健康、生态环境都产生了一定的危害。因此，采取有效的治理技术对VOCs污染物的排放显得尤为必要。就此，本文探讨VOCs废气治理工程技术方案，希望能为相关人员提供理论参考依据。
关键词：VOCs废气；治理技术；方案探究
目前的VOCs的治理技术主要有两类：一类是回收技术，一类是氧化技术。回收技术是通过物理的方法，改变温度、压力或采用选择性吸附剂和选择性渗透膜等方法来富集分离有机气相污染物的方法，主要有吸附技术、冷凝技术等。氧化技术主要是通过化学或生化反应，用热、光、催化剂和微生物将有机化合物转变成为二氧化碳和水等无毒害或低毒害的无机小分子化合物，主要有催化燃烧、生物氧化、光氧催化技术等。
1吸附技术
吸附技术是利用活性炭、活性碳纤维、沸石分子筛、活性氧化铝、硅胶、大孔吸附树脂等具有吸附能力的材料来处理有机废气，进行吸附净化达到消除有害污染物的目的。该法操作方便，易于实现自动化，并且对于有再利用价值的有机溶剂，能通过脱附进行回收，实现废物资源化。吸附技术主要包含固定床吸附技术、流化床吸附技术、移动床吸附技术和变压吸附技术、变电吸附技术等。吸附剂的选取是吸附技术处理的关键。吸附剂大多是多孔性材料，一般具有比表面积大，化学性质和热稳定性好等特点。活性炭是最常见吸附剂之一，具有发达的微孔结构，孔径分布广，非极性、疏水性的表面特性，对苯类、乙酸乙酯、氯仿等有较高的吸附效果；并且其原料充足，制作简单，脱附再生性好，被广泛应用。活性炭的孔隙结构和表面化学特性是影响活性炭吸附性能的主要因素。吸附表面结构改性就是指在制备吸附剂的过程中通过物理或者化学的方法来增加其比表面积、调节孔径大小及其分布位置，从而改变其吸附性能。吸附剂表面化学性质的改性主要有表面氧化改性、表面还原改性、负载金属改性、微波处理、有机物改性等，增强了吸附剂对某些VOCs气体的选择性。
2催化燃烧法
采用催化燃烧法处理挥发性有机废气，是有机废气经过预热后，进入催化燃烧室，燃烧内加入催化剂，降低有机废气的活化能，使废气能够进行充分地氧化分解成CO2和水并释放大量的热量，大量的热量经过管道进入换热室，高温的洁净气体对新进入的废气进行换热，换热后的尾气进入管道。目前的催化燃烧换热技术的换热效率可达50%以上，RTO及RCO技术的换热效率甚至可达95%以上。目前市场上经常用到的催化剂有很多，如Pt、Pd、Ti、Fe、Cu，当Pt、Pd贵金属催化剂。催化燃烧法与直接燃烧法相比有很大的优势，采用催化燃烧法的燃烧温度保持在300℃左右即可，催化燃烧在低温下也可以进行燃烧，避免了NOX的产生造成二次污染，相比直接燃烧法而言，更加的环保。但是催化剂有一定的使用寿命，而且容易在一定的条件下被含有cl、S、P、As等离子的物质破坏，引起催化剂中毒。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆从而使催化剂的性能降低，为了能够将有机废气进行充分的分解就需要及时的更换新的催化剂，因此运行成本较高。
3生物法
生物降解技术最早应用于脱臭，近年来逐渐发展成为VOCs的新型污染控制技术。常见的生物法处理工艺包括生物过滤法、生物滴滤法和生物洗涤法。生物过滤多用于除臭，对单环芳烃、醇、酮、羧酸、酯类等VOCs废气处理效果较好，投资和运行费用低，操作简单，适用于大流量低浓度的VOCs的处理。但滤池的占地面积大，微生物长期新陈代谢会使填料发生矿化，基质的积累会引起微生物快速繁殖而堵塞填料，影响其传质效果，需频繁更换填料。生物洗涤器是由洗涤塔和再生池组成的活性污泥处理系统，有机废气在吸收塔内完成吸收和吸附，在污泥反应器中进行有机物的降解。因具有占地面积小、压降小、设备运行条件易控制、生物填料不易堵塞等优点，适用于处理低蒸汽压、低气量、水溶性高的污染物，还可以处理含颗粒的废气。但该系统使用设备较多，具有一次性投资大、运行维护费用高及进料系统复杂、处理气量小等缺点。生物滴滤器工艺具有操作简单、反应条件易控制、低压降、运行成本低等优点，不仅可用于处理VOC，还可用于去除硫化氢、甲硫醇、氨等恶臭气体。但生物法抗冲击负荷能力较差，由于进气波动较大菌种会出现死亡现象，每年再培育费用无法预估。而且容易随液相流失，营养物添加过量时会产生大量微生物造成反应床堵塞，填料需定期更换。
4冷凝技术
冷凝技术是利用不同物质组分的露点温度不同，通过改变体系温度或者压力等方式将VOCs中的某些组分部分或者全部从体系中冷凝液化并分离出来的过程。冷凝装置与制冷剂是冷凝技术的关键技术。冷凝设备主要包括表面冷凝器和触冷凝器两大类。国际上制冷剂的研究主要分为以美日为代表的支持开发HFCs类替代物和以北欧一些国家为代表的主张采用的天然工质类替代物两大类。制冷剂的选择要满足环保、安全以及经济等性能，在现有研究基础上，应该根据VOCs气体浓度、组分的不同及工程应用中的匹配问题，选择合适的制冷剂。冷凝法回收VOCs具有设备要求低、操作方便、安全性高、回收物纯度高、无二次污染等优点，适用于处理高浓度、中流量的VOCs气体。
5复合型处理技术
近年来，随着国内外各学者对废气中VOCs的成分不断研究及处理技术不断优化和改进，认识到针对VOCs废气的不同来源、成分、运行成本等方面的综合考虑可以采用多种技术组合来达到治理效果最优化。
冷凝法多用于溶剂回收，一般不单独作为一种技术来处理有机废气，常用作吸附法和燃烧法的前处理工艺来降低有机负荷。吸附法更适合处理低浓度VOCs废气，作为集成工艺的后端处理技术。目前国内在油气处理方面大多采用“冷凝+吸附”处理技术，发挥两种处理方法的优势，避免单独使用冷凝法处理油气时需要较低的温度冷凝而引起的成本及运行费用增加的问题，以及吸附法处理高浓度油气时产生的安全隐患，使整个处理装置的回收率、成本和运行费用达到最优化。
针对水溶性差、难生物降解的持久性有机污染物，如氯苯，利用紫外光氧化作为生物净化VOCs的预处理方法，形成氧化生物降解新型组合技术，避免单一紫外光氧化不彻底、易形成有毒中间产物的弊端，以及单一生物法处理难生物降解低效的缺点，二者组合使用大幅度提高现有处理技术的去除效率，减轻负荷。
为了提高VOCs净化效率，活性炭吸附法常与其他处理方法联用，如吸附浓缩-催化燃烧技术、吸附浓缩-冷凝回收技术、变温-变压吸附技术和膜分离-变压吸附技术、复合生物酶和活性炭吸附组合技术等，在今后治理VOCs废气过程中多种VOC治理技术的耦合使用将是一个大趋势。
结语
综上所述，每种VOCs处理技术的都有其各自优缺点，由于VOCs废气成分复杂、来源广泛，每种污染物的物化性质不同，使用单一VOCs的治理技术都有其自己的局限性，受污染物的沸点、水溶性的高低、可生物降解能力以及废气的排放的流量、浓度、物化性质等因素的影响。在以后的VOCs废气治理过程中多种VOsC治理技术的耦合使用，将会越来越受到人们的关注。根据VOCs的实际情况，选择多种工艺组合处理，发挥每种处理技术的优势，取长补短，达到处理效果最优化。另外，在现有处理技术的基础上，对涉及的材料、工艺、设备不断创新，开发出去除效果好、无二次污染的新技术。
参考文献
[1]高冬梅,赵志斌.挥发性有机物治理研究进展[J].环境保护与循环经济,2018, 38(10):36-39.
[2]周江沛.VOC_S治理工艺技术探讨[J].化工管理,2018(29):109-110.
论文作者:李俐俐
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第34期
论文发表时间:2019/4/8
标签：技术论文; 废气论文; 生物论文; 吸附剂论文; 催化剂论文; 污染物论文; 活性炭论文; 《建筑学研究前沿》2018年第34期论文;