工业源VOCs的危害及防治措施

牛智宁 程青青

摘要：近年來，工业废气排放量日趋增多，严重阻碍了我国经济的快速发展。VOCs 废气对人体和环境均有严重的危害，因此，本文就 VOCs 废气来源与危害进行讨论，并介绍了相关的治理技术，以期为 VOCs 废气治理提供借鉴和参考。

关键词：VOCs ;废气处理;危害;防治措施

近年来，随着生产效率的提升，环境污染问题也日趋严重，VOCs 总量逐年增加，严重阻碍了我国社会经济的快速发展，同时也对人们的身体健康构成巨大威胁。人们逐渐意识到大气污染是当前亟待解决的重要环境污染问题，其中，VOCs 废气对人体和环境的危害巨大，是现阶段重点区域O3生成的主控因子，加之工业源VOCs 排放种类较多，对其的管控难度较大，引起了政府和社会的普遍关注。

1  挥发性有机化合物VOCs的定义

VOCs（volatile organic compounds）的定义有多种不同内容。我们通常认为它是常压下沸点在50-260℃之间的挥发性有机物，或常温下饱和蒸汽压大于 133.32 Pa的有机化合物，总之，它具有易挥发、具有危害性等特点[1]。

VOCs 的排放源种类较多，有天然来源，如野生动物排放、植物释放、火山喷发或火灾的发生等产生单萜烯和异戊二烯;有人为排放源，如日常生活排放、交通运输、化石燃烧和工业排放等，其中工业生产的排放量最大。

2  挥发性有机化合物VOCs的危害

挥发性有机化合物的化学程度复杂，按照其化学结构，可以进一步分为：烷类、芳烃类i、酯类、醛类等，这些气体一般具有一定恶臭和刺激性，严重影响人类的身体健康，据统计，全世界每年约160万人死于VOCs的污染。同时，它也严重破坏着动植物的生长[2]。另外，部分挥发性有机物进入大气后，产生的光氧化过程及一系列后续反应，还会对臭氧层造成破坏，使得温室效应加剧。

石化企业VOCs的排放源可分为12类：废水处理系统、循环水系统、储罐挥发及密封垫泄露等[3]。近几年来，VOCs已经成为大气污染治理的焦点，我国相关部门颁发了相关执行标准，要求企业加大对VOCs的治理力度，严格限制各类污染物的排放。政府部门为了促进企业主动减排，采取了征收挥发性有机物排污费等措施。在日益严峻的环境形势影响下，众多企业已经开始重视VOCs 综合治理，并快速推进该项工作，以期在治理重点行业挥发性有机物污染攻坚战中占据主动地位。

3 VOCs污染的防治技术

采用VOCs防治技术，提高末端治理效率和安全性，做到“应收尽收，分质收集，高效治理”，是实现工业源VOCs总量减排的关键途径。现行的 VOCs 处理技术方法有很多，各有其优缺点。在此仅对吸附法、生物处理法、冷凝回收法进行介绍。

3.1吸附技术

在 VOCs 治理领域中，吸附技术属于传统处理技术之一，具有成本低、工艺简单、净化率高等特点，在工业领域应用最为广泛。常用的吸附剂有活性炭、碳纤维和活性氧化铝等，这些物质的化学性稳定、由一些细且密集的孔结构组成，具有耐高温高压、耐酸碱等特性。其中活性炭的孔容积通常为0.2～1.0cm3/g，比表面积为300～3000 m2/g，比其他吸附剂的吸附容量更大，在工业生产中被广泛使用[4]。活性炭吸附技术是利用吸附等温线弯曲度的大小和斜率的变化，改变系统的压力，以使吸附质在加压状态下吸附，在减压状态下脱附，是恒温或无热源的吸附分离过程，它可以反复循环使用，成本相对较低。但是这种方法也存在一定缺点，它对设备和工艺流程的要求较高，通常需要在大型企业中与 RTO 等治理技术组合使用。目前，商业化活性炭空气净化器清洁层厚度为7cm×151 cm×126cm，去除率可达 90%以上。

3.2 生物处理法

生物处理法就是利用微生物对废气中的有机污染物等物质进行降解，将废气中的有害物质转变成无害或低害的物质。主要工艺有生物洗涤法、生物过滤法和生物滴滤法[5]。VOCs 废气虽然对人体和环境具有巨大危害，但却为一些微生物提供了必要的生命资源，如能量和碳源。使得这些微生物不断地将废气转化为无机物，实现废气的净化，该项技术操作简单，无二次污染，且对工艺的要求较低，运行成本少，已在欧美等发达国家广泛应用，也是有望替代吸附法的新技术。

一般情况下，要完成生物处理法要经历3个步骤：①将挥发性有机物中的有机污染物与水接触，使其在水中迅速溶解; ②在液膜中溶解的有机物，在液态浓度低的情况下，逐步扩散到生物膜中，并被附着在生物膜上的微生物吸收;③吸收了有机废气的微生物，通过自身的生理代谢，将有机废气成功降解，并转化为对环境没有损害的化合物质，如CO2、H2O 和其它简单无机物等。

3.3 冷凝回收技术

VOCs气体的饱和蒸汽压是随着温度的变化而变化的，冷凝回收技术就是利用这一特性，通过对系统加压或降温，将蒸汽环境中的有机物质凝结成液态，并从混合气体中提取出来，这样，有机废气便得到了一定的净化，实现回收再利用。

在一定的温度下，VOCs 浓度越高，脱除效果越好，这种方法适用于处理浓度高于25 g/m3、温度低、浓度高的有机废气处理，当处理浓度低于25 g/m3时，需要增加燃烧技术或吸附技术等作为前处理，以降低有机负荷。另外，该技术虽然工艺流程简单[6]，但处理过程需要配备液氨或冷凝水等冷凝介质，操作条件较为苛刻，且难度比较大，一般要与其它技术结合使用，在一定程度上增加了设备的投资和处理的成本。

4. VOCs管控的共性问题

4.1源头控制能力薄弱，无组织排放问题突出

据调查，石化企业使用的原辅材料是VOCs排放的重要来源，如原油、有机溶剂、涂料等[71]，虽然企业不断改进处理工艺，以达到相关法规和标准的排放要求，但整个生产工艺复杂，产排污环节较多，VOCs的逸散挥发问题依然存在，且无组织排放特征比较明显。

4.2 VOCs治理技术低效

VOCs废气是由多种挥发性有机化合物组成，成分复杂，相关治理技术无法同时适用，导致治理技术多样、差异大。部分企业仅依靠活性炭吸附的单一技术，具有一定的局限性，且存在较大安全隐患。.

4.3 运行管控不规范，监测监控能力不足

管理制度的不健全，也是导致企业VOCs防治不力的原因之一。部分企業采用活性炭吸附工艺，却不能定期更换吸附剂，使得吸附剂失效[8];或者虽采用了冷凝技术，但运行温度等关键参数达不到设计要求。所以，必须重点加强运行管理、解决相关技术能力不足的问题。另外，要定期监测VOCs的排放浓度并对其进行有效的监测溯源与预警，发现问题，及时调整。

结束语

石油化工行业工业处理后所产生的挥发物质大部分含有有机挥发物VOCs，而有机挥发物VOCs是生态环境中光化学烟雾和PM2.5等有害环境物质的重要成分，因此，研究有机挥发物VOCs具有重要意义。本文通过对有机挥发物VOCs的相关技术进行研究，旨在为石化企业的有机挥发物减排提供指导方向。

参考文献：

[1]许静.炼油厂挥发性有机物（VOCs）泄漏检测与修复[J].化学工程与装备，2021（10）：259-260.

[2]周灼铭，申屠灵女.利用吸附回收+催化氧化技术处理石油化工污水恶臭气体的方法研究[J].广东化工，2019，46（21）：94-96.

[3]何佳洪.VOCs废气物理处理工艺研究进展[J].四川有色金属，2021（03）：64-67.

[4]李晨曦. 活性炭改性及其吸附VOCs的构效关系研究[D].河北科技大学，2020.

[5]马磊，孟凡伟.石化企业VOCs重点排放源排放特征及物质清单的研究[J].当代化工，2019，48（12）：2750-2753.

[6]李连钰.焦化厂化产区域VOCs治理技术及应用分析[J].煤化工，2020，48（04）：55-58.

[7]梁志程.VOCs废气危害及处理技术进展[J].化工管理，2020（30）：120-121.

[8]刘涛.冷凝吸附技术在VOCs治理中的应用[J].中国石油和化工标准与质量，2021，41（18）：181-182.

作者简介：牛智宁，1990年9月 ，男，陕西靖边人，本科，陕西延长中煤榆林能源化工有限公司，环境管理