揮發(fā)性有機(jī)污染物治理現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展

揮發(fā)性有機(jī)污染物(VOCs)治理現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展黃曉玲【摘要】改革開(kāi)放三十多年來(lái)，我國(guó)經(jīng)濟(jì)得到了快速的發(fā)展，然而，很多環(huán)境問(wèn)題也隨之而來(lái)，污染物的種類也越來(lái)越多，揮發(fā)性有機(jī)物(VOCs)是一類具有刺激性、致畸、致癌、致突變作用、易燃易爆的有機(jī)物，極大的威脅著人體和生態(tài)系統(tǒng)健康.本文闡述了揮發(fā)性有機(jī)物的特征及危害，分析了揮發(fā)性有機(jī)物的治理現(xiàn)狀，并對(duì)未來(lái)的發(fā)展提出一些對(duì)策措施，以期為類似的工程及同行提供參考和經(jīng)驗(yàn).【期刊名稱】《低碳世界》【年(卷)，期】2015(000)034【總頁(yè)數(shù)】2頁(yè)(P2-3)【關(guān)鍵詞】揮發(fā)性有機(jī)物;治理現(xiàn)狀;未來(lái)發(fā)展【作者】黃曉玲【作者單位】【正文語(yǔ)種】中文【中圖分類】X701揮發(fā)性有機(jī)污染物(VOCs)是空氣中普遍存在的一種對(duì)環(huán)境影響極大的有機(jī)污染物，其主要源于石油化工生產(chǎn)、污水以及垃圾處理廠、汽油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣、制藥等行業(yè)。VOCs中含有大量有害物質(zhì)，對(duì)環(huán)境安全以及人類生存繁衍產(chǎn)生了嚴(yán)重的威脅。因此，對(duì)空氣中VOCs的監(jiān)測(cè)和治理顯得尤為重要。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，VOCs的污染已經(jīng)成為目前我國(guó)重點(diǎn)城市群和重點(diǎn)區(qū)域大氣復(fù)合污染的重要前體物質(zhì)之一。2010年5月國(guó)務(wù)院辦公廳正式地從國(guó)家層面上提出了加強(qiáng)揮發(fā)性有機(jī)物污染防治工作的要求，將VOCs和SO2、NOx與顆粒物一起列為改善大氣環(huán)境質(zhì)量的優(yōu)控重點(diǎn)污染物。2.1工業(yè)固定排放源VOCs的特征石油化工使用的燃料油、儲(chǔ)存和輸配有機(jī)溶劑的過(guò)程產(chǎn)生的有機(jī)氯化物、胺、醇、氟里昂系列、苯系物、醚、酯、有機(jī)酮、酸和石油烴化合物等具排放量大且濃度高的特點(diǎn)。煉油行業(yè)煉油工藝氯乙烷、三氯甲烷、硫化物等濃度高，排放量大的特點(diǎn)。化學(xué)原料生產(chǎn)各種有機(jī)物的生產(chǎn)工藝有機(jī)氯化物、苯系物、硫化物等具有脫硫環(huán)節(jié)排放量大濃度高的特點(diǎn)。制藥工程中化學(xué)反應(yīng)、生物發(fā)酵、分離精制、溶劑回收、制劑加工中產(chǎn)生的等有機(jī)溶劑使用丙酮、苯、工藝甲醇、二氯甲烷、乙酸乙酯、甲苯、二甲基甲酰胺、二甲苯、三乙胺、正丙醇、醋酸丁酯、乙醇、環(huán)氧乙烷、乙腈、異丙醇、甲醛等有機(jī)溶劑具有濃度高，成分復(fù)雜、常含有酸性氣體、普通有機(jī)物和惡臭氣味的特點(diǎn)。煉焦行業(yè)機(jī)械化焦?fàn)t的裝煤、推焦、熄焦、脫硫等工序產(chǎn)生的苯、酚類、非甲烷總烴和苯并芘等有機(jī)污染物排放量適中，但其污染濃度高。合成纖維比如溶劑紡絲和熔融紡絲過(guò)程中使用大量的有機(jī)溶劑二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、乙醛、乙二醇、三甘醇和紡絲油劑等具有濃度高，排放量大的特點(diǎn)。2.2機(jī)動(dòng)車尾氣排放源的排放特征排放特征主要表現(xiàn)為：氯代烴、苯系物和烷烴是機(jī)動(dòng)車尾氣排放的VOCs的基本組分；轎車排放非甲烷烴類化合物的組分含量為：炔烴小于芳香烴，芳香烴小于烷烴；柴油車排放的VOCs較低，通常低于其他燃料車型；柴油車和汽油車的VOCs尾氣濃度低于摩動(dòng)車。因此，對(duì)于機(jī)動(dòng)車托車和LPG助尾氣排放源的治理應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注淘汰落后排放設(shè)施、提高發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒效率和燃油標(biāo)準(zhǔn)。機(jī)動(dòng)車尾氣排放源VOCs排放的主要特征為：排放的無(wú)組織性，涉及社會(huì)的每一位成員，機(jī)動(dòng)車尾氣排放源VOCs中主要污染物為乙醇和丙烷，機(jī)動(dòng)車尾氣排放源VOCs去除效率不足30%，對(duì)環(huán)境影響顯著，醛類是影響油煙排放源臭氣指數(shù)的主要污染物，機(jī)動(dòng)車尾氣排放源VOCs平均嗅閾值與丁醛嗅閾值相當(dāng)，機(jī)動(dòng)車尾氣排放源VOCs中含氧有機(jī)物和烯烴是其光化學(xué)活性的主要貢獻(xiàn)者。當(dāng)前，各種無(wú)機(jī)污染物及有機(jī)污染物被大量排放，嚴(yán)重影響了環(huán)境的質(zhì)量，對(duì)人類的健康構(gòu)成了很大的威脅。論其來(lái)源，這些污染物一般來(lái)自生活污染源、工業(yè)廢氣排放源以及交通污染源。然而，處理這些污染物的傳統(tǒng)氣體凈化技術(shù)具有周期長(zhǎng)、投資大、運(yùn)行費(fèi)用高的特點(diǎn)，比如生物膜法、光分解法、熱破壞法、電暈法等，并且這些方法的處理效果也已經(jīng)難以滿足越來(lái)越嚴(yán)格的排放法規(guī)，比如熱破壞法，是當(dāng)前研究較多同時(shí)被應(yīng)用得比較廣泛的一種VOCs治理方法，被分為催化燃燒和接燃燒兩種。VOCs的熱破壞可能包含一系列的自由基和聚合分解反應(yīng)；熱分解、熱裂解和氧化是最重要的VOCs的破壞機(jī)理。脈沖電暈法去除VOCs的基本原理是通過(guò)驗(yàn)陡峭、脈沖窄的高壓脈電暈的電，生物膜法就是將微生物固定附著在多孔性。在常溫常壓下產(chǎn)生大量高能電子和O、OH等活性粒子，獲得非平衡等離子體，可以對(duì)有害物質(zhì)分子進(jìn)行氧化降解反應(yīng)，達(dá)到使污染物最終無(wú)害化的目的。使用光對(duì)VOCs進(jìn)行分解有兩種形式：一種是直接光照在波長(zhǎng)合適時(shí)，VOCs分解；另一種是催化劑存在下，光照VOCs使之分解。光催化劑的基本原理就是在一定波長(zhǎng)照射下，光催化劑使H2O生成-OH，然后-OH將VOCs氧化成二氧化碳、水。由于其相中具有較高的分子擴(kuò)散和質(zhì)量傳遞速率及較易進(jìn)行的鏈反應(yīng)，光催化劑對(duì)氣相化學(xué)污染物的活性比水溶液中高得多。因此人們正在尋求新的方法和途徑。根據(jù)中國(guó)塑料加工工業(yè)協(xié)會(huì)復(fù)合膜制品專業(yè)委員會(huì)秘書處2014年7~9月開(kāi)展了百家企業(yè)VOCs治理現(xiàn)狀調(diào)研結(jié)果顯示按企業(yè)現(xiàn)狀分析，100家接受調(diào)查企業(yè)中，已有21家企業(yè)安裝或部分安裝了VOCs治理設(shè)施。按設(shè)備現(xiàn)狀分析，100家調(diào)查企業(yè)共有印刷機(jī)469臺(tái)、干式復(fù)合機(jī)372臺(tái)、涂布機(jī)21臺(tái)。已安裝VOCs治理設(shè)施的干式復(fù)合機(jī)117臺(tái)，占調(diào)查干式復(fù)合機(jī)總數(shù)的31.5%;21臺(tái)涂布機(jī)均未安裝VOCs治理設(shè)施。按未來(lái)治理意向分析，目前有36家企業(yè)計(jì)劃在印刷工序安裝VOCs治理設(shè)施，占調(diào)查企業(yè)總數(shù)的36%，有31家企業(yè)計(jì)劃在干式復(fù)合工序安裝VOCs治理設(shè)施，占干式復(fù)合機(jī)90臺(tái)，占調(diào)查企業(yè)總數(shù)的24.2%，有4家企業(yè)計(jì)劃在7臺(tái)涂布機(jī)上安裝VOCs治理設(shè)施占調(diào)查涂布機(jī)總數(shù)的33.3%。大中型企業(yè)，特別是北京、廣東、上海、江蘇、浙江等政府環(huán)保要求高地方的企業(yè)治理意向較強(qiáng)，小型企業(yè)（北京市企業(yè)除外）治理意向淡薄。按治理投資分析，計(jì)劃上馬VOCs治理設(shè)施的企業(yè)的計(jì)劃投資總額為2.32億元，然而，部分有治理意向的企業(yè)對(duì)VOCs治理投入估算不足。綜上，可以說(shuō)大多數(shù)行業(yè)的VOCs治理現(xiàn)狀欠如人意，未來(lái)治理工作任重道遠(yuǎn)?？傊?，當(dāng)前揮發(fā)有機(jī)物VOCs治理中存在治理技術(shù)不夠成熟，治理思路不夠清晰的問(wèn)題，需要得到及時(shí)的正確指引；存在治理資金不足，投資乏力的問(wèn)題，需要支持；同時(shí)，相關(guān)企業(yè)擔(dān)心政策不落實(shí)，執(zhí)法不公平，需要良好環(huán)境。4.1揮發(fā)性有機(jī)污染物（VOCs）監(jiān)測(cè)技術(shù)4.1.1膜萃取氣相色譜技術(shù)近年來(lái)，利用膜技術(shù)處理樣品已成為了多種條件下的首選。在膜萃取過(guò)程中，不存在兩相間的混合，可以有效消除乳液狀的形成并減少溶劑的消耗量，樣品可以與萃取劑連續(xù)接觸，有效保證了監(jiān)測(cè)過(guò)程的連續(xù)性和實(shí)時(shí)性。在利用該技術(shù)監(jiān)測(cè)空氣中的VOCs時(shí)，空氣連續(xù)流過(guò)中空纖維膜，VOCs組分有選擇性地透過(guò)膜流入到惰性氣體氮?dú)饬髦?，在微阱中VOCs被收集和濃縮，通過(guò)直接電加熱形成具有一定時(shí)間間隔注射的脈沖導(dǎo)入連續(xù)進(jìn)樣。膜萃取進(jìn)樣通常需要經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間使膜滲透達(dá)到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)，從而保證監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。4.1.2TDLAS技術(shù)近年來(lái)，在環(huán)境監(jiān)測(cè)工作中，激光光譜技術(shù)的應(yīng)用成為了一個(gè)非?；钴S的研究領(lǐng)域。利用激光功率密度高、光子通量大等特性，相繼建立了和發(fā)展了多種激光光譜分析方法，其中TDLAS技術(shù)更以其靈敏度高、選擇性好、實(shí)時(shí)、動(dòng)態(tài)等多種特點(diǎn)迅速發(fā)展起來(lái)，應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛。TDLAS技術(shù)利用波長(zhǎng)調(diào)制技術(shù)在1s的檢測(cè)時(shí)間內(nèi)可以達(dá)到ppm級(jí)甚至ppb級(jí)，監(jiān)測(cè)靈敏度可以提高超過(guò)100倍，同時(shí)，其能夠在高溫、高壓、高腐蝕等惡劣環(huán)境下進(jìn)行測(cè)試，是當(dāng)前惡劣條件下氣體污染物監(jiān)測(cè)的首選技術(shù)。4.2揮發(fā)性有機(jī)污染物（VOCs）治理技術(shù)4.2.1吸附-解吸技術(shù)（1）微波解吸法，微波解吸的技術(shù)，也是一種很有前景的VOCs處理新技術(shù)，國(guó)外目前已有實(shí)現(xiàn)該法的應(yīng)用。微波能的使用不僅使再生后的吸附劑仍保持原有的吸附能力和表面積，且解吸時(shí)間短，耗能少。微波解吸技術(shù)無(wú)論是從經(jīng)濟(jì)效益還是環(huán)保效益方面來(lái)看，都比傳統(tǒng)的再生技術(shù)表現(xiàn)更好的優(yōu)越性。吸附技術(shù)的流程如圖1。（2）超聲波解吸的方法，即利用超聲波產(chǎn)生足夠的熱能，增強(qiáng)對(duì)吸附劑解吸的能力，從而達(dá)到處理污染物的一種解析法。據(jù)最新研究發(fā)現(xiàn)，使用超聲波能夠很容易的解吸聚合樹(shù)脂以及活性炭等污染物質(zhì)，另外，使用超聲波解吸能夠使得解吸速率得到提高，使得解吸所需的活化能減少。根據(jù)對(duì)超聲場(chǎng)條件下的吸附相平衡關(guān)系，超聲波能越強(qiáng)的區(qū)域吸附劑的吸附能力越小，這會(huì)使得解吸速度得到強(qiáng)化，超聲波的存在能使體系的相平衡狀態(tài)朝吸附量減少的方向移動(dòng)。但是，這種技術(shù)在解吸原理上仍存在些問(wèn)題，有待進(jìn)一步的研究探討。目前該技術(shù)仍沒(méi)有其應(yīng)用的報(bào)道。4.2.2低溫等離子體-光催化技術(shù)低溫等離子體-光催化技術(shù)是一項(xiàng)新興的技術(shù)，在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用前景十分廣闊。它集光催化技術(shù)以及低溫等離子體技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)于一身。據(jù)最新的研究表明，它能夠有效的治理空氣中的污染物，性能較為優(yōu)良。目前為止，低溫等離子體技術(shù)已經(jīng)成功應(yīng)用于煙氣脫硫、脫氮、溫室氣處理和VOCs的降解。但是這些應(yīng)用都普遍存在著一些難題為突破，而將光催化和低溫等離子體相結(jié)合，不僅能夠優(yōu)化低溫等離子體技術(shù)，而且能夠解決光催化技術(shù)的一些難點(diǎn)。兩者結(jié)合的方法操作條件更加溫和，能耗進(jìn)一步降低，過(guò)程中的副產(chǎn)物也得到了抑制。揮發(fā)性有機(jī)物是一類比較難降解的氣體，尤其是苯系物，傳統(tǒng)的方法不但難以實(shí)現(xiàn)較高降解率而且極易產(chǎn)生二次污染。而利用等離子體光催化技術(shù)處理后則能使之迅速降解，并且基本無(wú)二次污染，處理效率比單一的等離子體技術(shù)和光催化技術(shù)都有明顯的提高。該法的優(yōu)點(diǎn)是凈化率穩(wěn)定、操作維護(hù)簡(jiǎn)單方便、運(yùn)行穩(wěn)定。缺點(diǎn)是使用成本高、投資較高、等離子表面模塊容易被污染從而降低其處理效率和使用壽命。綜上所述，由于VOCs的種類繁多，性質(zhì)各異，排放條件多樣，目前已經(jīng)形成了一系列的VOCs廢氣實(shí)用治理技術(shù)。首先需要充分了解不同治理技術(shù)的特點(diǎn)及其有效的使用范圍，對(duì)于特定的含VOCs廢氣的治理，從技術(shù)上和經(jīng)濟(jì)上進(jìn)行綜合評(píng)估，以實(shí)現(xiàn)最佳的治理效果?！鞠嚓P(guān)文獻(xiàn)】胡睿.揮發(fā)性有機(jī)污染物(VOCs)治理進(jìn)展及發(fā)展前沿思考[J].環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展，2014(01):219-221.劉昌新，王宇飛，郝鄭平，王