国内工业VOCs废气治理的现状及发展

摘要：对现阶段我国工业VOCs废气治理的主要工艺进行了分析和探讨,并在此基础提出了工业废气治理VOCs工艺的有效选择策略,希望能够为我国今后工业废气治理水平的提升提供帮助。

1现阶段我国工业废气治理VOCs工艺发展现状

在对工业废气VOCs进行治理的过程中，针对不同的废气治理需求，开发了不同的处理工艺，例如吸收法、氧化法、吸附法、生物法、等离子法等。从我国现阶段的工业废气治理现状来看，燃烧氧化法和吸附法是应用最广泛的两种废气治理工艺，而生物法和等离子法是当前VOCs废气治理的前沿热点技术。

1.1吸收法

通过吸收法对工业废气进行治理，是我国较为传统的一种治理方法。从原理上来看，吸收法就是在充分利用多种油类物质与VOCs互溶的特点，同时将高沸点、低蒸汽的油类作为吸收剂，来对VOCs废气进行吸收，从而起到废气治理的作用。在实际的吸收法应用的过程中，通常采用填料洗涤吸收塔作为VOCs处理的吸收器，而吸收剂大多采用柴油、灯油、碳酸丙烯酯及等材料，针对VOCs废气的特点，还会增加一些活性剂或乳液来提升对VOCs废气的吸收效果。通过吸收法对VOCs废气进行处理，优点在于操作简单、治理成本不高，缺点在于治理效率较低，而且对相关废气治理设备造成一定的损害。

1.2氧化法

采用氧化法对VOCs进行治理，需要一定的条件支持，例如热能、催化剂、特定光源等，通过化学反应来对VOCs进行分解，使其分解为CO2和H2O。依据氧化法在处理VOCs废气中采用的工艺不同，可以进一步划分为燃烧氧化、催化燃烧氧化以及光催化三种方法。

1.2.1燃烧氧化法

燃烧氧化法在实际的应用过程中有分为直接燃烧以及热力燃烧。简单的来讲，直接燃烧就是通过对易燃度较高的燃料，对废气进行氧化消除，这种处理方式通常适用于对浓度较高的废气进行处理。在通过热力燃烧法对废气进行处理时，并不会直接使用利用易燃的燃料进行燃烧，而是采用燃料来进行释放热量，从而对VOCs废气进行净化。通过高温的作用，促使VOCs中的有害物质氧化为CO2和H2O，从而实现清除废气的作用。蓄热式氧化系统主要由三个部分主城，分别是陶瓷蓄热床、自动控制阀、燃烧室，其工艺系统流程见图1。

现阶段我国蓄热式废气处理设备大多由陶瓷材料构成，在对废气进行处理的过程中，陶瓷材料能够对气流方向进行定期的调控，从而对气体中的热能进行存储。在对废气进行燃烧的过程中，陶瓷材料蓄留的热能能够释放，从而起到补热的作用。同时，利用热交换器还能够对处理的尾气中含有的热量进行回收，从而有效地减少废气治理过程中对热能的消耗，提升废气治理的经济效益。

1.2.2催化燃烧氧化法

顾名思义，催化燃烧氧化法就是在催化剂的帮助下，使VOCs废气在较低的温度条件下进行氧化燃烧，从而分解为CO2和H2O。这种废气处理方法的主要特点在于，在实际的处理过程中，对预热的温度要求不高，VOCs废气在进行精华的过程中处于无焰燃烧的状态，从而能够有效地提升废气治理的安全性，同时还能够对VOCs废气的浓度以及热值进行有效的控制，从而降低废气治理的成本。其典型的工艺流程见图2。

但是在我国过去工业废气治理过程中所采用的催化燃烧法有着非常明显的缺陷，一是在催化剂与废气中的重金属、卤素以及硫化物等物质混合之后，容易出现失效的现象;二是当处理的VOCs废气浓度较低或者气流量过大时，仅靠可燃物燃烧放热难以维持催化剂床层必需的净化反应温度，因此在设备启动、运行中仍需耗费较多的能量或燃料。为了提高催化燃烧处理工艺的经济性，人们除了继续进行催化剂性能的改进研究外，还进行了新工艺的研究与探索。近年来研究较多的是利用蓄热技术的流向变换催化燃烧技术，流向变换催化燃烧技术在工艺上具有独特的优势，在环境工程、低品位能源利用方面有了大量的应用，国外已将该技术工业化，目前已有上百套装置在运行。我国近年来也注意到该技术的经济性特点与实用价值，进行了应用基础研究与工程实践。该技术的系统主要包括催化床、高热容惰性填料(蜂窝陶瓷)层及实现周期性流向变换的的阀门等组成，工艺流程见图3。目前国内亟待研发出一种低能耗，适用于低温、低浓度的VOCs废气处理工艺与设备进行大面积推广，将流向变换催化燃烧技术应用于环保废气治理领域很有实用价值。

1.2.3光催化氧化法

这种废气处理方法，主要是通过对催化剂所具有的光催化特性，来促使VOCs废气发生氧化，从而分解为生成CO2和H2O。在实际的废气处理过程中，光催化氧化法常用的催化剂主要以金属氧化物和金属硫化物为主，常见的有TiO2、ZnO、Fe2O2等，在这些催化材料中，TiO2凭借其出色的催化性能和稳定性，得到了广泛的应用，所以现阶段我国废气治理过程中使用最多的催化材料主要就是TiO2。通过对光催化氧化法的应用，能够有效的将VOCs废气中的有害物质转化为无害的无机分子，而且在处理的过程中不会产生过多的副产物。然而，这一废气处理方法的缺陷在于，催化剂在使用的过程中经常出现活性丧失和难以固定的情况，而且在处理流量较大的废气时，并不能够起到很好的处理效果。

1.4生物法

生物法净化VOCs污染物的过程，是通过污染物由气态转移到液相或固相表面的液膜中的传质过程，将污染物在液相或固相的表面吸附，然后被微生物降解净化。该技术适合处理无回收利用价值又污染环境的低浓度VOCs废气，属于目前世界上工业VOCs废气净化领域的前沿热点技术。国外在20世纪80年代开始进行技术基础开发研究，90年代初进行技术应用研究，90年代末则进入到工业实用技术及净化装置的推广应用阶段。目前在德国与荷兰就已有500多套生物处理废气装置，日本与北美也已经有了实际工程应用，废气处理风量也可以从几千到十几万m3/h。我国在90年代开始进行该项技术的研究，现在已有中试规模的生物法治理工业有机废气的应用实例。

2VOCs处理的有效策略

2.1充分结合处理对象的实际情况，制定针对性的处理方案

在制定相应的废气处理方案之前，首先要对治理对象有一个全面的了解，一方面要对治理的实际场所以及周围的环境状况进行了解，另一方面要对处理对象的污染情况有一个充分的了解，例如VOCs废气的组成成分，废气的浓度情况以及废气排放的相关条件等。除此之外，还要对废气治理工作的目标进行明确，在严格遵守国家和地方相关的环境标准的前提下，制定针对性的废气治理方案。

2.2提升废气处理技术和设备选择的合理性

在实际的废气处理过程中，往往会涉及到多种处理技术和处理设备的应用。因此，如果能够结合废气处理的实际需求和特点，选择合适的处理技术和设备对废气进行处理，能够在提升废气处理效率的同时，节约废气处理的成本投入。加强对纳米气泡喷淋净化法的应用：纳米气泡喷淋净化法是一种以吸收法为基础的废气处理技术，在实际的应用过程中，它具有运行成本低，净化效果好的优点，具有极高的推广价值。其工艺流程如图4所示。

当VOCs废气进入到风机之后，会被纳米气泡所吸附，被吸附的有害物质会随着水流被冲到水净化池进行二次处理。水净化池通过产生高氧化性的微纳米气泡净化和加入水净化剂混凝及降解废水中的有机污染物质，部分有机物降解为无毒无味的二氧化碳和水，而混凝后的物质物回收处理，处理后的水排回到微纳米喷淋塔下的水槽循环使用，达到净化废气的目的，使之符合环保部门的排放要求。该方案仅在排放口外加上处理装置进行过滤降解，不影响车间正常生产工作。而且在实际的处理过程中，设备的能耗较小，不会涉及到添加剂的使用，因此不会造成二次污染。

2.3做好废气处理的善后工作

从现阶段的废气处理现状来看，由于技术条件的限制，在对废气进行处理之后，都会产生不同程度的副产物，例如废渣、废水等。很多处理团队在完成废气处理工作之后，就忽视了对这些副产品的处理，导致二次污染的现象出现。因此，在今后的废气处理过程中，要重视废气处理的善后工作采用有效的处理措施来对副产物进行处理，防止二次污染的现象出现。

3结束语

总的来讲，现阶段在对工业VOCs废气进行处理的过程中会涉及到很多处理方法，不同的方法有着其自身的优缺点，在今后的废气处理过程中，必须要结合废气治理的实际情况以及处理技术和设备的特点，从治理效率和经济效益来两个方面来对处理技术和设备进行优选。同时，在今后的发展过程中，必须要加强对VOCs废气处理技术的研究和完善，对各项技术中存在的缺陷进行优化，在提升处理效率的同时，提升废气处理的经济效益，从而为VOCs废气治理行业的可持续发展奠定坚实的基础。