大气环境中挥发性有机废气的治理技术

谢 霞

（江苏中升太环境技术有限公司，江苏 苏州 215000）

挥发性气体普遍分布于空气中，其中大部分挥发性有机废气均存在较高的毒性，若对其不进行有效治理，则会使人类与动植物的健康受到较大影响。因此，应采取科学、合理的技术对大气环境内的挥发性有机废气进行治理，且应加强对相关治理技术的研究探索。

1 大气环境中挥发性有机废气的危害

1.1 室内危害

室内危害主要体现在污染气体的浓度超过了安全标准，会使长期处于室内环境的人出现头晕、恶心、四肢无力等情况，严重时还可能发生记忆力衰退、异常抽搐或昏迷等问题，也会给人类的肝脏、肾脏以及神经系统带来严重损伤[1]。

1.2 室外危害

1.2.1 挥发性有机废气对人体健康的危害

大气环境是人类生存发展中不可缺少的重要空间，若大气中存在较多挥发性有机物质，会使空气质量严重下降，从而产生雾霾天气。在自然环境下，空气内的污染物质还会产生光化学反应，从而产生会对人体健康不利的有毒害物质，且随着时间的不断推移，会慢慢在人体中沉积，会使人体机能受到损害并发生病变，这对于人体健康是极为不利的。

1.2.2 挥发性有机废气对植物的危害

大气环境内挥发性有机废气的增加会使硫化物以及氟化物含量升高，若污染物超出合理标准，便会给植物带来不良影响，使植物出现病变乃至枯萎死亡。即使是低浓度的大气环境污染也会使植株出现慢性病变，造成农作物的产量以及质量严重降低。

1.2.3 挥发性有机废气对气候的影响

随着挥发性有机废气含量的持续增加，会使空气逐渐变得污浊，阳光会被大气内的烟尘颗粒遮住，导致地表光照辐射降低，也会是使动植物的生长发育受到严重影响。此外，大气环境内的微粒还会起到水汽凝聚的效果，会让降水量慢慢提高，从而使区域的气候条件发生改变。

2 挥发性有机废气的治理技术

2.1 吸附法处理技术

有机废气大多源自于工业生产活动以及交通运输过程，这主要是因为相关工业企业会使用煤炭、石油、天然气作为燃料。在这种背景下，可采取吸附法减少有机废气的排放，实现对大气环境的有效保护。该技术主要是使用吸附剂吸附大气中蒸发的挥发性有机废气，其具有成本低廉、吸附效率高、工艺发展成熟等优势，同时又具备较高的经济效益以及设备效益，比较适合用于环境污染治理。

2.1.1 吸附剂使用效果的影响因素

其主要影响因素是：第一，吸附剂的吸附效果会随着吸附面积的加大而提高。由于吸附剂表面积和自身孔径大小、颗粒大小之间存在着紧密联系。所以，在吸附期间，吸附剂孔径和被吸附气体分子直径愈是接近，则取得的吸附效果愈佳。第二，吸附剂的吸附效果和自身性质存在着直接联系，其相对分子质量与浓度愈高，则吸附量愈高。第三，吸附效果还和使用环境存在着一定联系，其使用环境的温度、压力和废气流速均会对吸附效果造成比较大的影响[2]。

2.1.2 吸附剂的选择

目前，市面上的吸附剂种类多种多样。而比较常用的吸附剂主要有以下几种：（1）活性炭。活性炭是碳基吸附物质的总称，其存在非常大的表面积，且吸附效果较佳；（2）沸石分子筛。这是一种较为良好的替代型吸附剂，其有效避免了活性炭易燃的缺陷，是一种新型的、尚处于开发阶段的吸附剂；（3）活性氧化铝。其有着较佳的吸附性能，适用范围也比较广，但成本较高。由此，在具体运用时，要结合生产需求以及吸附效果、经济效益，来选取最合适的吸附剂。

2.2 生物技术

生物处理技术是一类新型的有机废气处理技术，在运用该技术治理有机废气时，其主要原理为生物降解。在实际处理过程中，由于部分微生物在污染物质内存在比较高的适应能力，能把有机物作为自身养分从而持续进行新陈代谢，以此将挥发性有机废气中的各种化合物加以分解。该方式既具有很高的安全性，同时操作起来也比较便利，还不会产生二次污染，且对于使用的设施设备要求也较低，具有良好的经济效益。当前，该技术在国内逐渐获得了广泛应用，主要运用在低浓度和恶臭污水的治理中。在处理期间，微生物的生长发育主要依赖于有机物，其在把挥发性有机废气中的化合物有效分解与转化后，会生成H2O和CO2，进而使其存在的危害性得以消解。

在运用该方式对挥发性有机废气进行治理时，为确保取得良好的治理效果，从而将污染物从气相转化成液相的方式十分重要，这会直接决定污染物的去除效果。因此，需要对填料层碰撞密度与吸收液进行合理使用，再将转化为液体的有机废气经过微生物进行分解。在实际操作期间，应做好生物处理系统指标的调整，在调整时，是以综合指标内容来决定调整幅度[3]。而对于填料温度而言，通常需要控制在25～43 ℃之间，空塔停留时间通常大于9 s，其系统湿度维持在40%～60%范围内，其营养物质主要包括BOD、N、P，且这三项物质的比例为100：5:1，其pH值应处于4～10之间。

2.3 冷凝处理技术

该技术的原理是指在不同温度环境下，利用挥发性不同的有机废气其饱和度差异的特征，通过降低温度的方式把处于蒸汽状态下的有机废气凝结成液态，然后让其以液态形式分离开来。在实际操作中，为了有效提高其处理效果，应对以下三方面的内容提高重视：（1）若溶剂回收量降低，冷凝效果变差，回收量存在比较大的波动，则代表设备运作不太稳定，需按要求对冷凝器实行合理调节；（2）若出口部位的温度与冷却介质入口部位温度的差距减小，则表明冷却效果较差，需按要求进行调整；（3）若冷却介质流量下降、压力变低，则表明冷却效果下降，应立即加以调整。

2.4 微波催化氧化技术

该技术是把传统空气净化器技术的优点和吸附法加以融合，实现了对传统吸附法的改进。该技术在对挥发性有机气体进行处理时，可有效减少能源耗费量，缩短吸收废气所要花费的时间。在运用该技术时，传统催化剂能反复应用至少20次，所以，已发展成为治理挥发性有机废气的首要选择。从技术层面分析可知，该技术运用在挥发性有机气体治理时和处理废水时的流程较为相近，不过部分细节操作可按要求加以调整。

2.5 催化燃烧处理技术

该技术主要是在处于高温环境下运用催化剂将挥发性有机废气加以氧化处理，从而取得良好的治理效果，使空气质量得以优化。催化燃烧处理技术是目前涂料、油漆以及化工行业的首选废气治理技术。在实际处理过程中，需要使用到的设备主要有催化燃烧废气回收系统与电加热系统。该治理技术可以使活性炭在吸附饱和的条件下对其加以处理。在特殊条件下，当活性炭处于饱和状态时，设备吸附作用便会就此停止，从而把有机废物从活性炭内加以清除，再利用热空气把挥发性有机废气降低至初始阶段10%的体积。所以，该技术既可以实现对挥发性有机废气的高效治理，同时还可以将活性炭进行回收，从而减少了治理成本。需要注意的是，由于要对有机废气加以混合，所以，处于高温状态下的空气会面临爆炸的高度风险，为此，务必要对催化燃烧环节的技术参数严格把控，进而保证对该工艺技术的安全、合理运用[4]。

2.6 吸附浓缩催化燃烧处理技术

该技术充分融合了吸附法与催化燃烧法两项技术的优点，是使用活性炭来实现对挥发性有机化合物的吸附，而在活性炭吸附性能处于饱和状态时便可以使净化装置停止运行；然后，再使用先进的技术措施，在设备热气气流的作用下，把挥发性有机化合物从活性炭内降解分离开来，而活性炭能够再次反复使用，由此降低了吸附环节的成本；接下来，在吸附到的挥发性有机污染物受到热气流的作用而脱附至初始浓度的数十倍时，便可将其转移至催化燃烧设备中，以此实现对其的净化处理，挥发性有机化合物在受到催化燃烧处理后会转化成CO2与H2O。当挥发性有机化合物浓度相对较高时，基于技术措施可将其导入到催化设备予以燃烧，而燃烧后产生的热气会被集中在催化床中，让其转化成再生热能，这种热能一部分会排放至空气环境中，剩下的部分则可以转化成热能，加以重复使用。

催化燃烧处理设备的主要构成部件有净化器、引风设备与控制器。吸附浓缩催化燃烧处理技术不仅具有较高的稳定性，而且在操作时安全性也非常高，因此，可以取得良好的净化效果。若将该技术运用在挥发性有机废气的治理中，不仅成本投入低，且运行效率还较好，同时，对于不同环境的适应能力也很强。

2.7 有机废气洗涤塔

在各种各样的挥发性有机废气治理技术中，有机废气洗涤塔对于酸雾、碱雾、油漆与有机废气的处理，在进行吸收溶解、化学吸附、氧化还原、酸碱中和等方面的运用效果最佳。在轻、重工业中，最近几年逐渐开始尝试使用有机废气洗涤塔，通过运用该技术，能使这些在工业生产活动中产生的废气污染物满足国家规定的排放标准。有机废气洗涤塔最为突出的优点是可应用范围较广、净化效率较高、影响因素较少、占用空间面积较小，该方法比较适合运用在化工行业、轻工行业、印染行业、医疗行业、钢铁行业、机械制造行业、电子电镀行业等废气处理中，其主要能够对以下几种废气成分进行有效处理：（1）有机废气；（2）硫酸、硝酸、氢氟酸等尾气与硫氧化物；（3）氮氧化物；（4）碳氧化合物；（5）氰化物等。根据相关统计数据信息的分析显示，大部分工业公司在运用了有机废气洗涤塔以后，对于有机废气的治理效果取得了明显改进。

2.8 蓄热式热力氧化炉

蓄热式热力氧化炉的英文全称为Regenerative Thermal Oxidizer，人们常将其简称为RTO，是我国治理挥发性有机废气的一项常用处理方式。蓄热式热力氧化炉的运行原理为，首先需要处于高温环境下，然后采取一定的化学反应，使可燃废气被转化成相应的氧化物和水，以此达成净化有机废气的目标。在实际应用中，挥发性有机废气在蓄热式热力氧化炉内进行化学反应时会产生一定的热能，而氧化炉能够对这部分热能可充分吸收，以此来减少氧化炉自身运作时所耗费的能量，这样就显著提升了蓄热式氧化炉对挥发性有机废气的分解效率。通常状况下，当蓄热式热力氧化炉对于热量的回收率不低于95%时，有机废气的分解效率也必定会在99%之上。通常，RTO的主要构成部件为燃烧室、陶瓷填料床、切换阀等，其中，切换阀的主要作用是赋予氧化炉灵活性，使之可以综合客户具体需求来选取不同种类的热回收方式，进而使有机废气的处理效率与经济效益达到最高[5]。

3 挥发性有机废气的治理展望

挥发性有机废气存在较多类型，且不同类型的废气所具备的性质也有所不同，但都会对人类与自然环境带来一定的危害性，所以，在实际治理过程中，应综合各方面具体状况和需求加以处理。就目前来看，各类先进技术以及机械设备的研发问世，使大气环境中挥发性有机化合物的处理效率、效果逐渐提高。可以预见的是，随着科技水平的不断提高，对于挥发性有机废气的处理能力也会越来越强。特别是在当前网络信息与大数据技术的高速发展背景下，对于大气环境中有机废气的监测、分析、治理等工作也会朝着崭新的方向迈进。

4 结语

综上所述，国内大气环境污染不断加重的关键原因是，工业行业的发展规模越来越大，但在其发展过程中却没有将环境保护工作落实到位，这就导致一些企业随意排放挥发性有机废气，并给人们身体健康和自然生态环境带来了严重危害，也让人类与动植物的生长发育面临严重威胁。随着国家相关管理部门的治理和监督，以及人们对环保工作的愈发重视，工业行业也对自身的生产活动采取了更为严格的控制措施，因此，对于挥发性有机废气的治理也逐渐取得了一定效果。