VOCs治理技术概述及发展趋势

佟　玲

（联合赤道环境评价有限公司天津300042）

VOCs治理技术概述及发展趋势

佟玲

（联合赤道环境评价有限公司天津300042）

VOCs废气是一类对环境和人类产生严重危害的废气。本文从源头和过程控制与末端治理两方面介绍VOCs的防治方法。重点介绍了末端治理技术中吸附法、膜分离法、吸收法、催化燃烧法、低温等离子体以及生物降解法等治理技术。最后探讨了大气中VOCs治理技术的发展趋势。

VOCs；低温等离子体技术；生物降解技术

1　 VOCs定义及危害

我国对于VOCs的定义为：挥发性有机物（VOCs），是某一类化合物的总称。从物理学角度定义为在标准大气压下，熔点低于室温、沸点低于50℃~260℃的有机化合物的总称。

VOCs来源广泛，工业源主要污染物包括石化工业和煤炭加工与转化，多包含烷烃、烯烃、硫醇、硫醚、多环芳烃等；家具行业主要为乙酸丁酯、乙苯、间对二甲苯等；包装印刷工业中的苯系物、醇类、脂类和酮类；油类储运和销售过程，涂料、油墨、胶粘剂、农药等以VOCs为原料的生产行业，涂装、印刷、粘合、工业清洗等含VOCs产品的使用过程；生活源包括建筑装饰装修、餐饮服务和服装干洗。

VOCs由于成分复杂，在环境中会导致复合型污染，诱发雾霾，产生光化学烟雾；且刺激人体呼吸系统、皮肤和眼睛，从而导致血液、神经系统和肝肾脏的病变，具有“三致”作用。

VOCs污染防治分为两个方面分别为从源头控制和末端治理的综合防治方法。

2　源头控制

（1）采用先进的清洁生产技术，提高能源的转化和利用效率，如石油化工及煤炭加工与转化行业，实现高效、清洁转化。（2）定期检修易发生泄漏的设备与管线组件，重点识别、排查工艺装置和管线中VOCs泄漏的易发位置，制定预防VOCs泄漏和处置紧急事件的应急预案。（3）鼓励符合环境标志产品技术要求产品的生产和销售，生产技术采用密闭式，分类收集生产过程中产生的废气并处理，避免无VOCs净化、回收措施的露天喷涂作业。（4）使用含VOCs产品的过程中，如汽修和工业涂装等行业，应集中收集废气，对收集后的废气进行回收或处理后达标排放，减少无组织排放废气。

2.1末端治理技术

VOCs治理技术主要分为两大类：回收利用技术和销毁技术。回收利用技术基本思路是对排放的VOCs进行吸收、过滤、分离，然后进行提纯等处理，再资源化循环利用，包括冷凝法、吸收法、吸附法、膜分离法；销毁技术处理的基本思路是通过燃烧等化学反应，把排放的VOCs分解化合转化为其他无毒无害的物质，包括热力焚烧法、催化燃烧法、生物降解法、光催化降解法、等离子体技术。

2.2吸附回收法

在大部分工业尾气中，VOCs是以低浓度、大风量的形式排放的。此方法利用物理或化学方法使吸附剂与污染物结合从而去除VOCs。化工、轻工、喷涂等行业主要应用这种技术，特别是苯类、酮类的治理。适用于中低浓度的VOCs净化，去除效率高，易于自动化控制，但不适用于高浓度、高温的有机废气，且吸附剂易中毒。今年来吸附技术得到了快速发展，出现很多新的工艺和设备。吸附法常与别的处理方法联用，如液体吸收和活性炭吸附联合处理浓度较高的废气；或吸附-催化燃烧法处理丙酮废气等。

2.3吸收技术

吸收技术主要是由废气和洗涤液接触将VOCs从废气中移走，之后再用化学药剂将VOCs中和、氧化或其他化学反应破坏。此方法适用于高水溶性VOCs，不适用于低浓度气体，此方法技术成熟，可去除气态颗粒物，对酸性气体能够高效去除，且投资成本低占地空间小，但存在后续废水处理问题。

2.4冷凝技术

对于高浓度、组分单一且有一定回收价值的VOCs废气，多采用冷凝技术，即将废气降温至VOCs成分露点以下，凝结为液态后加以回收的方法。要获得高的回收率，往往需要较低的温度或较高的压力，因此冷凝法常与压缩、吸附、吸收等过程联合使用，以达到既经济又能获得较高的回收率的目的。

2.5膜分离技术

膜分离有机蒸气回收系统是通过溶解-扩散机理来实现分离的。有机气体分子在具有渗透性聚合物的复合膜上接触并发生溶解，由于浓度梯度的形成，一侧膜的有机气体蒸汽可以透过膜，进而从废气中分离出来。分离膜由涂层和支撑层组成的复合膜，涂层一般具有高选择性，也决定了分离性能，支撑层对膜的性能也有重要影响。膜技术常用于具有较高回收价值的VOCs，如处理卤化碳氢化合物，且无二次污染。

2.6燃烧技术

燃烧技术主要分为直接燃烧法和催化燃烧法。直接燃烧法是对高浓度有机废气，用燃油或燃气作为辅助燃料，在高温下直接分解为无害物质。多数情况下，有机物浓度较低，不足以在没有辅助燃料时燃烧。此方法投资小，适用于小风量及高浓度的废气，对安全技术和操作要求较高；催化燃烧法是指在燃烧设备中，有机废气先被预热后，通过催化床层的作用，在较低的温度下和较短的时间内完成化学反应过程。为了提高热利用效率，降低设备的运行费用，近年来发展了蓄热式热力焚烧技术和蓄热式催化燃烧技术。这两项技术换热效率高，可以在VOCs较低浓度下使用，基于这样的优点，蓄热式燃烧技术逐步替代传统的燃烧技术。

2.7低温等离子体技术

低温等离子体净化技术作为一种新型的废气治理技术得到了越来越多的关注。等离子体由电子、离子、自由基和中性粒子组成，在外加电场作用下，利用介质使大量电子激发出来并反复轰击废气的气体分子，去激活、电离、裂解废气中的各种成分，产生复杂的物理化学反应，使复杂大分子污染物转变为一些小分子的安全物质（如二氧化碳和水），或使有毒有害物质转变为无毒无害或低毒低害物质，从而降解污染物。

2.8生物降解技术

生物法是利用微生物对废气中的污染物进行消化代谢，将污染物转化为无害的水、二氧化碳及其他无机盐。生物法要求外界条件较高，包括温湿度、pH等，对有机物的降解需要一定时间，适合处理低浓度有机废气。但生物方法有其自身的优点，包括投资较小设备简单，无二次污染的优点。废气生物处理技术主要有生物滤池、生物洗涤塔和生物滴滤池三种［1-4］。近年来，各种生物滤料、填料的改善研究越来越多，以节省投资和能耗，提高处理效率。

3　 VOCs治理技术发展方向

目前我国所采用的VOCs处理技术以吸附、催化燃烧、生物处理为主，这三种技术的市场占有率分别达到38%、22%、15%。在适于回收VOCs的情况下，国内外广泛应用吸附技术，它是一种经济、符合清洁生产理念的选择，很多行业的VOCs治理用到吸附回收技术，比如油气回收、包装印刷、集装箱喷涂、石油化工、化学化工、原料药制造等行业。生物技术和催化燃烧技术在国外分别排名第一第二位，均占29%左右。生物处理技术在国外工业VOCs处理市场相比国内应用更为广泛，显示出其正日益成熟，具有良好的应用前景。

多数行业的VOCs以混合物的形式排放，成分也由于不同的化合物性质变得极其复杂，采用单一方法的治理技术很难达到治理效果，费用也较高，通常情况下需要采用多种治理技术的组合，才能达到很好的治理效果。

据介绍，目前VOCs治理组合技术有沸石转轮+热力焚烧技术、沸石转轮+蓄热式燃烧、冷凝+吸附技术、吸附+蓄热催化燃烧技术、滤筒除尘+蓄热催化燃烧、吸附+高级氧化等。采用组合治理技术，提高了污染物的去除率，实现污染物达标排放，节约成本，是未来去除VOCs的主要方向。

［1］Marc A Deshusses.Biological waste air treatment in biofilters.Environmental Biotechnology，Current Opinionin Biotechnology，1997，8：335-39.

［2］Gero Leson et al.Biofiltration：An innovative air pollution control technology for VOC emissions.J.Air Waste Manage.Assoc.，1991，41（8）：1045-1054.

［3］Johan W.v an Groenestijn，Paul G.M.Hesselink.Biotechniques for airpollution control.Biodegradation，1993，4：283-301.

［4］Simon P.P Ottengraf.Biologicalsy stems for waste gas elimination.Tibtech.Pioteoh.1987，5（5）：132-136.

佟玲（1985—），女，硕士，天津，中级工程师，主要研究方向环境影响评价。