工業園區揮發性有機物污染治理措施研究
更新時間：2020-09-03 17:37
來源：中國資源綜合利用
作者: 孟慧娟
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摘要：隨著工業化進程的不斷加快，我國工業園區迅速發展，揮發性有機物造成的大氣污染也日益嚴重。本文首先對工業園區揮發性有機物的來源和危害進行介紹，然后對國內外揮發性有機物監控治理進行比較分析，了解到國外進行揮發性有機物的監控比我國要提前許多，我國需要繼續加強這方面的治理。目前，國內外的揮發性有機物治理方法主要有燃燒法、活性炭吸附法、催化氧化法等，人們要合理選擇方法，有效治理工業園區揮發性有機物。
揮發性有機物簡稱為 VOCs，在 20 世紀被發現并被定義為熔點低于室溫的一類有機物質。一些工業不可避免地會產生 VOCs，如印刷、涂料等，所以要對其進行監測治理。VOCs 在大氣中的來源主要有兩個渠道，一是自然界產生，二是人為排放，我國空氣中的揮發性有機物主要來自人為排放 [1]。其中，工業排放量占人為排放量的大部分，工業園區排放的揮發性有機物具有濃度高、污染種類多等特點，所以治理較為麻煩。與傳統大氣污染相比，揮發性有機物的排放范圍比較大，涉及多種行業，如果工業企業采取有組織排放，揮發性有機物將會得到較好的處理，但是目前企業大多采用無組織排放廢氣。
1 揮發性有機物危害
研究發現，VOCs 的危害主要有：刺激人體器官，使人體感到不適；對人的眼睛和鼻膜等組織產生刺激，甚至誘發病變；影響人體中樞神經系統，嚴重的會引發癌癥等，對人體健康產生極大危害；含有的一些鹵代烴類化合物會加劇溫室效應；污染土壤和地下水，進而對動植物造成危害 [2]。另外，揮發性有機物還有其他危害，所以治理勢在必行。
2 國內外對 VOCs 的監管
2.1 我國對揮發性有機物的監管政策
21 世紀，我國將揮發性有機物作為關鍵污染物進行監控，VOCs 治理變得有法可依。經濟發展迅速的地區先后頒布了諸多法規來監控揮發性有機物排放，但都限于某一類問題，還不夠完善，并不能很好地解決揮發性有機物造成的大氣污染問題。當前，許多重污染企業依然無組織排放揮發性有機物，相關標準很多年沒有更新，不足以應對我國目前的環境污染問題。
數據顯示，我國已經發布的涉及 VOCs 排放的標準經有 14 項，煉焦化學工業污染、電子產品制造行業、制藥行業、油漆等行業標準還處于制定中。等到相關標準發布以后，我國 VOCs 治理行業將會更加健全，大氣污染治理也會更加有成效。
2.2 國外揮發性有機物排放標準
西方發達國家進行揮發性有機物的監控比我國早許多，20 世紀就已經發布了一些揮發性有機物排放標準 [3]。美國首先通過《清潔空氣法》中的條款來限制揮發性有機物等污染物的排放，使其達到合格標準。歐盟大多通過指令來監管污染物，其成員國根據自身情況對本國的 VOCs 進行控制。日本的揮發性有機物控制比較嚴格，其根據污染物的綜合特征來確定排放標準。
3 揮發性有機物處理技術及效果
3.1 活性炭吸附法
活性炭吸附法是目前企業常用的一種方法，前期投資少，活性炭本身具有優良的吸附性，能有效吸附 VOCs，當活性炭吸附飽和后，工業企業會將飽和的活性炭交給處置單位進行再生或危廢處理。目前，很多環境保護公司都宣稱其會脫除絕大部分的揮發性有機物，但是實際脫除效率遠低于宣稱的 90%，另外，活性炭的類型不同也會造成處理效果的差異。在實際處理過程中，若想達到排放標準，企業需要投入較大的成本。
3.2 光催化氧化技術
光催化氧化技術主要利用光波中的特殊波段來加快催化作用，使大氣中的氧分解成為負氧離子、臭氧和羥基，再與揮發性有機物進行化學反應來去除污染氣體 [4]。但是，光催化的波長、濕度、催化材料等因素都影響揮發有機物的處理效果。若反應不夠充分，揮發性有機物有可能被分解為醛、酮等中間毒性產物 [5]。
3.3 生物處理法
生物處理法主要通過自然界微生物的分解作用來將揮發性有機物進行分解，通過微生物的新陳代謝來將揮發性有機物轉化為無害的水、無機鹽等物質。生物處理法具有無二次污染、抗沖擊能力強等優點，國內外廣泛研究。生物處理法沒有二次污染，但是其適用性較差，有的微生物僅能處理特定的污染物，而且微生物的培養具有不確定性，例如，培養的微生物經常會出現死亡現象，微生物的新陳代謝造成設備堵塞等，造成后期維護成本增高。
3.4 低溫等離子體技術
低溫等離子體技術可以處理工業廢氣，通過廢氣處理設施中的介質來阻擋放電產生等離子體，進而通過反應生成大量高能活性粒子，其與有機廢氣進行反應，部分廢氣被裂解成為水和二氧化碳，達到凈化目的。該技術適用于低濃度的揮發性有機物處理，操作方便，設備投資少，運行成本低。在實際應用中，低溫等離子體技術處理油煙內揮發性有機物的效果較好，高濃度 VOCs 的處理效果一般。
3.5 燃燒法
燃燒法是指通過燃燒將揮發性有機物中的碳氧化為 CO2，主要分為催化燃燒法、直接燃燒法和蓄熱燃燒法。其中應用最多的是催化燃燒法和蓄熱燃燒法。燃燒法處理效率高，但是投資成本較高。蓄熱燃燒法要求燃燒溫度不能小于 750 ℃，有些特定情況需要達到 1 000 ℃，燃燒過程中可能產生氮氧化物。在催化燃燒法中，預處理一般采用自來水噴淋，而水和有機物中的氯離子通過燃燒室（200 ～ 500 ℃）時極易產生二噁英，VOCs 處理設備內并沒有可以分解二噁英的高溫燃燒裝置，所以焚燒過程中生成的二噁英會直接排入空氣中。
3.6 組合凈化法
揮發性有機物成分復雜，不同組分的有機物具有不同的特征，工業中通常揮發性有機物是以混合物的形態排放，所以通常一種處理方式并不會對混合污染物產生理想效果 [6]。近年來，許多研究通過多種方法組合的方式來處理工業污染物，常見的有活性炭 +催化氧化、燃燒 + 吸附等方式 [7-8]。由于催化氧化法只能處理廢氣中的部分特定污染物，不能達到完全處理廢氣的目的，單一處理后經常會達不到排放標準，所以在其前面加上一道活性炭吸附工藝，以吸附部分難分解有機物。
4 治理管控建議
想要短時間內有效處理工業園區的揮發性有機物，企業需要加強治理，政府需要做好管控，同時發力。首先加強對工業園區的揮發性有機物排放監管，加強原材料檢測，其次改進揮發性有機物排放設備，采用高效率廢氣治理設備，加強廢氣末端處理。
工業園區要嚴格監管揮發性有機物排放，強化項目管理。要對園區企業的揮發性有機物排放進行環境影響評價，如果評價不達標，就采取暫停生產活動等措施，對違規排放行為進行嚴格處罰。
5 結論
常見的揮發性有機物去除方法較多，雖然我國揮發性有機物處理技術已經同國際接軌，但是設備制造依然不能滿足需求，一些核心處理技術還需要靠引進。針對這些問題，國家大力支持相關行業發展，許多企業積極研發和推廣新技術。當前，最重要的是要進行源頭污染減排，工業園區要實行高標準來實現揮發性有機物的減排，一些使用揮發性有機物作為原料的行業可以使用環保材料來替代。國家要加強工業揮發性有機物的排放監管，建立揮發性有機物的排放監控機制，從源頭上限制揮發性有機物的排放。同時，要制定和完善監管執法條例，建立獎勵機制，對高污染工業企業進行有效監管，進一步提升空氣質量。
參考文獻
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2 唐 偉，鄭 思，偉何平 . 杭州市城市生活垃圾處理主要溫室氣體及 VOCs 排放特征 [J]. 環境科學研究，2018，（11）：1883-1890.
3 Yang Kaixiong，Wang Chen，Xue Song，et al.The identification，health risks and olfactory effects assessment of VOCs released from the wastewater storage tank in a pesticide plant[J].Ecotoxicology and environmental safety，2019，（184）：16-18.
4 王 強，周 剛，鐘 琪 . 固定源廢氣 VOCs 排放在線監測技術現狀與需求研究 [J]. 環境科學，2013，（12）：4764-4770.
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6 晏淑梅，徐文哲，韓高瑩 . 唐山市大氣環境中VOCs 組 分 及 防 治 措 施 研 究 [J]. 化 學 與 黏 合，2017，（2）：41-43.
7 姚 軼 . 浙江省木制品制造行業大氣污染物排放標準研究 [D]. 杭州：浙江工業大學，2017.
8 Thorson Jacob，Collier-Oxandale Ashley，Hannigan Michael.Using A Low-Cost Sensor Array and Machine Learning Techniques to Detect Complex Pollutant Mixtures and Identify Likely Sources[J].Sensors （Basel，Switzerland），2019，19（17）：22-26.
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