導(dǎo)讀：VOCs是揮發(fā)性有機(jī)化合物(volatile organic compounds)的英文縮寫。普通意義上的VOC就是指揮發(fā)性有機(jī)物;但是環(huán)保意義上的定義是指活潑的一類揮發(fā)性有機(jī)物，即會(huì)產(chǎn)生危害的那一類揮發(fā)性有機(jī)物。本文詳細(xì)介紹了七種VOC廢氣處理的主要技術(shù)。

一、VOC廢氣處理技術(shù)——熱破壞法熱破壞法

是指直接和輔助燃燒有機(jī)氣體，也就是VOC，或利用合適的催化劑加快VOC的化學(xué)反應(yīng)，最終達(dá)到降低有機(jī)物濃度，使其不再具有危害性的一種處理方法。

熱破壞法對(duì)于濃度較低的有機(jī)廢氣處理效果比較好，因此，在處理低濃度廢氣中得到了廣泛應(yīng)用。這種方法主要分為兩種，即直接火焰燃燒和催化燃燒。直接火焰燃燒對(duì)有機(jī)廢氣的熱處理效率相對(duì)較高，一般情況下可達(dá)到 99%。而催化燃燒指的是在催化床層的作用下，加快有機(jī)廢氣的化學(xué)反應(yīng)速度。這種方法比直接燃燒用時(shí)更少，是高濃度、小流量有機(jī)廢氣凈化的首選技術(shù)。

二、VOC廢氣處理技術(shù)——吸附法有機(jī)廢氣中的吸附法

主要適用于低濃度、高通量有機(jī)廢氣。現(xiàn)階段，這種有機(jī)廢氣的處理方法已經(jīng)相當(dāng)成熟，能量消耗比較小，但是處理效率卻非常高，而且可以徹底凈化有害有機(jī)廢氣。實(shí)踐證明，這種處理方法值得推廣應(yīng)用。

但是這種方法也存在一定缺陷，它需要的設(shè)備體積比較龐大，而且工藝流程比較復(fù)雜;如果廢氣中有大量雜質(zhì)，則容易導(dǎo)致工作人員中毒。所以，使用此方法處理廢氣的關(guān)鍵在于吸附劑。當(dāng)前，采用吸附法處理有機(jī)廢氣，多使用活性炭，主要是因?yàn)榛钚蕴考?xì)孔結(jié)構(gòu)比較好，吸附性比較強(qiáng)。

此外，經(jīng)過氧化鐵或臭氧處理，活性炭的吸附性能將會(huì)更好，有機(jī)廢氣的處理將會(huì)更加安全和有效。

三、VOC廢氣處理技術(shù)——生物處理法

生物法凈化voc廢氣是近年發(fā)展起來的空氣污染控制技術(shù)，它比傳統(tǒng)工藝投資少，運(yùn)行費(fèi)用低，操作簡(jiǎn)單，應(yīng)用范圍廣，是最有望替代燃燒法和吸附凈化法的新技術(shù)。從處理的基本原理上講，采用生物處理方法處理有機(jī)廢氣，是使用微生物的生理過程把有機(jī)廢氣中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為簡(jiǎn)單的無機(jī)物，比如CO2、H2O和其它簡(jiǎn)單無機(jī)物等。這是一種無害的有機(jī)廢氣處理方式。

生物凈化法實(shí)際上是利用微生物的生命活動(dòng)將廢氣中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)變成簡(jiǎn)單的無機(jī)物(如二氧化碳和水)以及細(xì)胞物質(zhì)等，主要工藝有生物洗滌法，生物過濾法和生物滴濾法。

不同成分、濃度及氣量的氣態(tài)污染物各有其有效的生物凈化系統(tǒng)。生物洗滌塔適宜于處理凈化氣量較小、濃度大、易溶且生物代謝速率較低的廢氣;對(duì)于氣量大、濃度低的廢氣可采用生物過濾床;而對(duì)于負(fù)荷較高以及污染物降解后會(huì)生成酸性物質(zhì)的則以生物滴濾床為好。

生物法處理有機(jī)廢氣是一項(xiàng)新的技術(shù)，由于反應(yīng)器涉及到氣，液，固相傳質(zhì)，以及生化降解過程，影響因素多而復(fù)雜，有關(guān)的理論研究及實(shí)際應(yīng)用還不夠深入廣泛，許多問題需要進(jìn)一步探討和研究。

一般情況下，一個(gè)完整的生物處理有機(jī)廢氣過程包括3個(gè)基本步驟：a) 有機(jī)廢氣中的有機(jī)污染物首先與水接觸，在水中可以迅速溶解;b) 在液膜中溶解的有機(jī)物，在液態(tài)濃度低的情況下，可以逐步擴(kuò)散到生物膜中，進(jìn)而被附著在生物膜上的微生物吸收;c) 被微生物吸收的有機(jī)廢氣，在其自身生理代謝過程中，將會(huì)被降解，最終轉(zhuǎn)化為對(duì)環(huán)境沒有損害的化合物質(zhì)。

四、VOC廢氣處理技術(shù)——變壓吸附分離與凈化技術(shù)

變壓吸附分離與凈化技術(shù)是利用氣體組分可吸附在固體材料上的特性，在有機(jī)廢氣與分離凈化裝置中，氣體的壓力會(huì)出現(xiàn)一定的變化，通過這種壓力變化來處理有機(jī)廢氣。

PSA 技術(shù)主要應(yīng)用的是物理法，通過物理法來實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢氣的凈化，使用材料主要是沸石分子篩。沸石分子篩，在吸附選擇性和吸附量?jī)煞矫嬗幸欢▋?yōu)勢(shì)。在一定溫度和壓力下，這種沸石分子篩可以吸附有機(jī)廢氣中的有機(jī)成分，然后把剩余氣體輸送到下個(gè)環(huán)節(jié)中。在吸附有機(jī)廢氣后，通過一定工序?qū)⑵滢D(zhuǎn)化，保持并提高吸附劑的再生能力，進(jìn)而可讓吸附劑再次投入使用，然后重復(fù)上步驟工序，循環(huán)反復(fù)，直到有機(jī)廢氣得到凈化。

近年來，該技術(shù)開始在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用，對(duì)于氣體分離有良好效果。該技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)有：能源消耗少、成本比較低、工序操作自動(dòng)化及分離凈化后混合物純度比較高、環(huán)境污染小等。使用該技術(shù)對(duì)于回收和處理有一定價(jià)值的氣體效果良好，市場(chǎng)發(fā)展前景廣闊，成為未來有機(jī)廢氣處理技術(shù)的發(fā)展方向。

五、VOC廢氣處理技術(shù)——氧化法

對(duì)于有毒、有害，而且不需要回收的VOC，熱氧化法是最適合的處理技術(shù)和方法。氧化法的基本原理：VOC與O2發(fā)生氧化反應(yīng)，生成CO2和H2O。

從化學(xué)反應(yīng)方程式上看，該氧化反應(yīng)和化學(xué)上的燃燒過程相類似，但其由于VOC濃度比較低，在化學(xué)反應(yīng)中不會(huì)產(chǎn)生肉眼可見的火焰。一般情況下，氧化法通過兩種方法可確保氧化反應(yīng)的順利進(jìn)行：a) 加熱。使含有VOC的有機(jī)廢氣達(dá)到反應(yīng)溫度;b) 使用催化劑。如果溫度比較低，則氧化反應(yīng)可在催化劑表面進(jìn)行。所以，有機(jī)廢氣處理的氧化法分為以下兩種方法：

a) 催化氧化法。現(xiàn)階段，催化氧化法使用的催化劑有兩種，即貴金屬催化劑和非貴金屬催化劑。貴金屬催化劑主要包括Pt、Pd等，它們以細(xì)顆粒形式依附在催化劑載體上，而催化劑載體通常是金屬或陶瓷蜂窩，或散裝填料;非貴金屬催化劑主要是由過渡元素金屬氧化物，比如MnO2，與粘合劑經(jīng)過一定比例混合，然后制成的催化劑。為有效防止催化劑中毒后喪失催化活性，在處理前必須徹底清除可使催化劑中毒的物質(zhì)，比如Pb、Zn和Hg等。如果有機(jī)廢氣中的催化劑毒物、遮蓋質(zhì)無法清除，則不可使用這種催化氧化法處理VOC;

b) 熱氧化法。熱氧化法當(dāng)前分為三種：熱力燃燒式、間壁式、蓄熱式。三種方法的主要區(qū)別在于熱量回收方式。這三種方法均能催化法結(jié)合，降低化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)溫度。

熱力燃燒式熱氧化器，一般情況下是指氣體焚燒爐。這種氣體焚燒爐由助燃劑、混合區(qū)和燃燒室三部分組成。其中，助燃劑，比如天然氣、石油等，是輔助燃料，在燃燒過程中，焚燒爐內(nèi)產(chǎn)生的熱混合區(qū)可對(duì)VOC廢氣預(yù)熱，預(yù)熱后便可為有機(jī)廢氣的處理提供足夠空間、時(shí)間，最終實(shí)現(xiàn)有機(jī)廢氣的無害化處理。

在供氧充足條件下，氧化反應(yīng)的反應(yīng)程度——VOC去除率——主要取決于“三T條件”：反應(yīng)溫度(Temperat)、時(shí)間(Time)、湍流混合情況(Turbulence)。這“三T條件”是相互聯(lián)系的，在一定范圍內(nèi)，一個(gè)條件的改善可使另外兩個(gè)條件降低。熱力燃燒式熱氧化器的缺點(diǎn)在于：輔助燃料價(jià)格高，導(dǎo)致裝置操作費(fèi)用比較高。

直燃式廢氣處理爐

•所需溫度：攝氏700-800度

•對(duì)應(yīng)廢氣種類：所有

•廢氣凈化效率在99.8%以上

•搭配廢氣機(jī)熱回收系統(tǒng)可有效降低工廠營(yíng)運(yùn)成本

催化式廢氣處理爐(RCO)

•所需溫度：攝氏300-400度

•根據(jù)廢氣濃度而啟動(dòng)的自燃性

•系統(tǒng)設(shè)計(jì)利用前處理劑和觸媒清潔可延長(zhǎng)設(shè)備使用年限

•可在前端配置各種吸附材

RCO處理技術(shù)特別適用于熱回收率需求高的場(chǎng)合，也適用于同一生產(chǎn)線上，因產(chǎn)品不同，廢氣成分經(jīng)常發(fā)生變化或廢氣濃度波動(dòng)較大的場(chǎng)合。尤其適用于需要熱能回收的企業(yè)或烘干線廢氣處理，可將能源回收用于烘干線，從而達(dá)到節(jié)約能源的目的。

優(yōu)點(diǎn)：工藝流程簡(jiǎn)單、設(shè)備緊湊、運(yùn)行可靠;凈化效率高，一般均可達(dá)98%以上;與RTO相比燃燒溫度低;一次性投資低，運(yùn)行費(fèi)用低，其熱回收效率一般均可達(dá)85%以上;整個(gè)過程無廢水產(chǎn)生，凈化過程不產(chǎn)生NOX等二次污染;RCO凈化設(shè)備可與烘房配套使用，凈化后的氣體可直接回用到烘房利用，達(dá)到節(jié)能減排的目的;

缺點(diǎn)：催化燃燒裝置僅適用含低沸點(diǎn)有機(jī)成分、灰分含量低的有機(jī)廢氣的處理，對(duì)含油煙等粘性物質(zhì)的廢氣處理則不宜采用，催化劑宜中毒;處理有機(jī)廢氣濃度在20%以下。

蓄熱式廢氣處理爐(RTO)

•所需溫度：攝氏800-900度

•低于500ppm的甲苯濃度也可以啟動(dòng)自燃性系統(tǒng)設(shè)計(jì)

•可實(shí)現(xiàn)與RCO配合使用

適用于大風(fēng)量、低濃度，適用于有機(jī)廢氣濃度在100PPM—20000PPM之間。其操作費(fèi)用低,有機(jī)廢氣濃度在450PPM以上時(shí)，RTO裝置不需添加輔助燃料;凈化率高，兩床式RTO凈化率能達(dá)到98%以上，三床式RTO凈化率能達(dá)到99%以上，并且不產(chǎn)生NOX等二次污染;全自動(dòng)控制、操作簡(jiǎn)單;安全性高。

優(yōu)點(diǎn)：在處理大流量低濃度的有機(jī)廢氣時(shí)，運(yùn)行成本非常低。

缺點(diǎn)：較高的一次性投資，燃燒溫度較高，不適合處理高濃度的有機(jī)廢氣，有很多運(yùn)動(dòng)部件，需要較多的維護(hù)工作。

圖為RTO(蓄熱式熱力焚燒技術(shù))濃縮及廢熱回收系統(tǒng)，可將低濃度、大風(fēng)量的VOCs廢氣濃縮為高濃度、小風(fēng)量的廢氣，然后高溫燃燒，并將儲(chǔ)熱體的熱量重新回收，利用在廢氣預(yù)熱和熱轉(zhuǎn)換設(shè)備上。

回收式熱力焚燒系統(tǒng)

回收式熱力焚燒系統(tǒng)(簡(jiǎn)稱TNV)是利用燃?xì)饣蛉加椭苯尤紵訜岷袡C(jī)溶劑的廢氣，在高溫作用下，有機(jī)溶劑分子被氧化分解為CO2和水，產(chǎn)生的高溫?zé)煔馔ㄟ^配套的多級(jí)換熱裝置加熱生產(chǎn)過程需要的空氣或熱水，充分回收利用氧化分解有機(jī)廢氣時(shí)產(chǎn)生的熱能，降低整個(gè)系統(tǒng)的能耗。因此，TNV系統(tǒng)是生產(chǎn)過程需要大量熱量時(shí)，處理含有機(jī)溶劑廢氣高效、理想的處理方式，對(duì)于新建涂裝生產(chǎn)線，一般采用TNV回收式熱力焚燒系統(tǒng)。

TNV系統(tǒng)由三大部分組成：廢氣預(yù)熱及焚燒系統(tǒng)、循環(huán)風(fēng)供熱系統(tǒng)、新風(fēng)換熱系統(tǒng)

廢氣焚燒集中供熱裝置的特點(diǎn)包括：有機(jī)廢氣在燃燒室的逗留時(shí)間為1～2s;有機(jī)廢氣分解率大于99%;熱回收率可達(dá)76%;燃燒器輸出的調(diào)節(jié)比可達(dá)26∶1，最高可達(dá)40∶1。

缺點(diǎn)：在處理低濃度有機(jī)廢氣時(shí)，運(yùn)行成本較高;管式熱交換器只是在連續(xù)運(yùn)行時(shí)，才有較長(zhǎng)的壽命。

七、VOC廢氣處理技術(shù)——冷凝回收法

在不同溫度下，有機(jī)物質(zhì)的飽和度不同，冷凝回收法便是利用有機(jī)物這一特點(diǎn)來發(fā)揮作用，通過降低或提高系統(tǒng)壓力，把處于蒸汽環(huán)境中的有機(jī)物質(zhì)通過冷凝方式提取出來。冷凝提取后，有機(jī)廢氣便可得到比較高的凈化。其缺點(diǎn)是操作難度比較大，在常溫下也不容易用冷卻水來完成，需要給冷凝水降溫，所以需要較多費(fèi)用。

這種處理方法主要適用于濃度高且溫度比較低的有機(jī)廢氣處理。通常適用于VOC含量高(百分之幾)，氣體量較小的有機(jī)廢氣的回收處理，由于大部分VOC是易燃易爆氣體，受到爆炸極限的限制，氣體中的VOC含量不會(huì)太高，所以要達(dá)到較高的回收率，需采用很低溫度的冷凝介質(zhì)或高壓措施，這勢(shì)必會(huì)增加設(shè)備投資和處理成本，因此，該技術(shù)一般是作為一級(jí)處理技術(shù)并與其它技術(shù)結(jié)合使用。

中國(guó)環(huán)境保護(hù)產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)廢氣凈化委員會(huì)副秘書長(zhǎng)、防化研究院研究員欒志強(qiáng)表示，從國(guó)家層面來說，征收費(fèi)率8元/kg是一個(gè)較為平均的標(biāo)準(zhǔn)，各地需要根據(jù)自己的大氣污染情況進(jìn)行一定程度的上調(diào)，例如北京市就規(guī)定每排放1公斤VOCs收20元。按照總VOCs排放量計(jì)算，收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)(費(fèi)率)要高于VOCs的治理成本。比如說如果你治理的話花費(fèi)4000元，但不治理的話，就要收費(fèi)8000~10000元。

根據(jù)《我國(guó)工業(yè)源VOCs排放時(shí)空分布特征與控制策略研究》統(tǒng)計(jì)，2010年國(guó)內(nèi)工業(yè)源VOCs排放量約1300萬噸，其中石化、印刷分別為210萬噸、90萬噸。假定全部VOCs均按8元/kg收費(fèi)，那么每年征收額將達(dá)到1040億元，其中石化、印刷行業(yè)合計(jì)占240億元。

欒志強(qiáng)還表示，對(duì)于一些重點(diǎn)化合物，除了按照一般收費(fèi)外，還要采取加征排污費(fèi)的方式提高收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，一些毒性高的化合物還剛開始做，會(huì)是下一步再討論的問題。例如國(guó)家普通收費(fèi)是在8~10元/公斤，但對(duì)毒性高的，可能會(huì)是5倍甚至50倍。

各地VOCs治理收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)部分匯總

2016年的開局，可以說是在VOCs治理里拉開帷幕： 2016年1月1日起，包裝行業(yè)正式步入VOCs排放收費(fèi)的日子。目前，VOCs治理收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)已有北京、上海、江蘇、安徽、湖南等地出臺(tái)，讓我們先看看各地的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)：

1、北京：10、20、40元/kg 企業(yè)通過揮發(fā)性有機(jī)物清潔生產(chǎn)評(píng)估、排放濃度不高于北京市排放限值的50%，且當(dāng)月未因污染環(huán)境受到環(huán)保部門處罰的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為10元/kg; 未安裝廢氣治理設(shè)施，或廢氣治理設(shè)施運(yùn)行不正常，或揮發(fā)性有機(jī)物超標(biāo)排放等環(huán)境污染行為的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為40元/kg;其他情況的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為20元/kg。

2、上海VOCs排污收費(fèi)分三階段啟動(dòng)：10、15、20元/kg 自2015年10月1日起(第一階段)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為10元/kg，自2016年7月1日起(第二階段)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為15元/ kg，自2017年1月1日起(第三階段)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為20元/ kg。

3、江蘇：3.6、4.8元/污染當(dāng)量 2016年1月1日至2017年12月31日，VOCs排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)為每污染當(dāng)量3.6元; 2018年1月1日起，VOCs排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)為每污染當(dāng)量4.8元。

4、安徽：1.2元/污染當(dāng)量試點(diǎn)行業(yè)VOCs排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)為每污染當(dāng)量1.20元。

5、湖南：1.2元/污染當(dāng)量鑒于VOCs對(duì)環(huán)境的損害程度與二氧化硫、氮氧化物等污染物相當(dāng)，確定VOCs當(dāng)量值為0.95，VOCs排污費(fèi)征收標(biāo)準(zhǔn)為每污染當(dāng)量1.2元。

這五個(gè)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)中，有的以排放量計(jì)算，有的以污染當(dāng)量計(jì)算，這二者之間的換算關(guān)系是：按VOCs排放量折合的污染當(dāng)量數(shù)計(jì)征，計(jì)算公式如下：VOCs污染當(dāng)量數(shù)=VOCs排放量(kg)/VOCs污染當(dāng)量值(kg);污染當(dāng)量值暫定為0.95kg。當(dāng)量值0.95，接近1，故而無論是按排放量計(jì)算，還是以污染當(dāng)量數(shù)計(jì)算，都是差不多的，所以五個(gè)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)基本可以直接對(duì)比。一目了然，北京、上海是第一梯隊(duì)，最低都達(dá)到了10元/kg;而安徽和湖南目前是已出臺(tái)收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)里最低的：1.2元/污染當(dāng)量。